宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了(le)万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且(qiě)发现了(le)海王星的存(cún嘉祥县属于哪个市 济宁嘉祥是不是很穷)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文(wén)成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是(shì)利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度(dù)学(xué)质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存(cún)在，我们无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有一(yī)种神秘的(de)力量(liàng)在(zài)起作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系(xì)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(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离(lí)星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质(zhì)的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测(cè)量之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是(shì)可以用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的是(shì)，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就(jiù)是(shì)人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动。但是上(shàng)升(shēng)到(dào)星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的(de)相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的(de)物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所在的中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了(le)什(shén)么(me)问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观(guān)测(cè)者之间(jiān)。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释(shì)方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透(tòu)镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实(shí)际上它们(men)之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与(yǔ)解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，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(dāng)中存在着某种类型(xíng)的粒(lì)子(zi)，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式(shì)也(yě)不(bù)相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了(le)20多(duō)年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份达(dá)到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是(shì)一样。一(yī)些(xiē)科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半(bàn)年(nián)则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不(bù)影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在(zài)的(de)非常有力的证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探(tàn)索暗(àn)物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了。费(f嘉祥县属于哪个市 济宁嘉祥是不是很穷èi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一(yī)个重要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实，那么(me)遍(biàn)布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗(àn)物质会不会(huì)意(yì)味着人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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