宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天(tiān)文学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一(yī)般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光(guāng)度学的质(zhì)量(liàng)"，需要(yào)的数(shù)据是测(cè)量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)无锡市是几线城市束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的(de)一(yī)种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再(zài)一(yī)次出(chū)现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是存在(zài)着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解(jiě)释的(de)。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng无锡市是几线城市)被附近的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在(zài)不(bù)同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是上升到(dào)星系(xì)和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大(dà)的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其(qí)他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的(de)相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片(piàn)中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远的天(tiān)体和(hé)我(wǒ)们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的(de)光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法(fǎ)就是(shì)当星团(tuán)发生全(quán)部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的(de)理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间(jiān)的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一(yī)个简单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地(dì)解释了(le)很多(duō)不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用(yòng)的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生周期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的(de)方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的(de)差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连(lián)意大(dà)利游客的(de)数量也符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的(de)结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不(bù)会(huì)意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这样的效(xiào)应(yīng)创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们无锡市是几线城市，你们(men)觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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