宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何(hé)会(huì)存在科学无(wú)法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没(méi)有(yǒu)发现任(rèn)何的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学(xué)数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发(fā)表了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道(dào)出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的(de)天(tiān)体通过(guò)引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶(yé)就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的(de)存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是(shì)动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系(xì)团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系(xì)的速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸(xī)光、反(fǎn)射兰州大学电子邮箱地址，兰州大学邮箱入口光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来(lái)说，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上(shàng)的运(yùn)行(xíng)速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却(què)让人感到不(bù)可(kě)思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是(shì)科学(xué)家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的(de)旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速(sù)度远远大(dà)于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可(kě)以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么(me)又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附(fù)近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升(shēng)到(dào)星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力(lì)之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用(yòng)则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入(rù)了外部场(chǎng)效应(yīng)的(de)概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存(cún)在的其(qí)他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分(fēn)的(de)质量将(jiāng)位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证(zhèng)它的(de)质量区域到底(dǐ)是不(bù)是集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯(bó)太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而(ér)是(shì)这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的(de)观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的(de)引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域(yù)，并在两边(biān)形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存(cún)在(zài)的迄(qì)今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表示相兰州大学电子邮箱地址，兰州大学邮箱入口对较冷的(de)区域，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进行连通(tōng)域(yù)提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样的(de)，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存(cún)在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参与任何兰州大学电子邮箱地址，兰州大学邮箱入口其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大(dà)的地学实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测(cè)到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科(kē)学(xué)家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差(chà)异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实(shí)验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前还无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动力！

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