宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是name是什么意思 name是姓还是名什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它(tā)的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的(de)尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨(cí)兹(zī)威(wēi)基正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个(gè)星(xīng)系的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量(liàng)星系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运(yùn)动(dòng)速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可(kě)见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运动(dòng)学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物(wù)质的力(lì)量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很可(kě)能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一(yī)种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星系(xì)质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学(xué)定律来(lái)解释的(de)。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片中我们(men)可以明显地看到很多(duō)星系似(shì)乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和(hé)我们(men)地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个巨大的(de)天体可能是超大(dà)质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们(men)需(xū)要(yào)的暗(àn)物质大约是(shì)普通(tōng)物质(zhì)的5倍(bèi)。这个(gè)数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找name是什么意思 name是姓还是名到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科学家声(shēng)称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人们(men)发现了一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当中每(měi)年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那(nà)么(me)如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个(gè)理(lǐ)论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里(lǐ)的(de)季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可以得(dé)到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗(àn)物质会(huì)不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落(luò)的行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的大前提(tí)是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的(de)支持(chí)是我(wǒ)更新(xīn)的(de)动力！

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