宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了(le)万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是(shì)在恒星系(xì)统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上升(shēng)到星系或(huò)者是(shì)星(xīng)团的(de)尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千(qiān)个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了(le)这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的(de)质量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些(xiē)外(wài)围(wéi)的恒星早就(jiù伊朗打工一个月多少钱，伊朗工资多少钱一个月)被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如(rú)果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实(shí)际上，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)速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引(yǐn)力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了(le)一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用正常的(de)物质和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大(dà)星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的(de)方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学(xué)家还(hái)引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我们(men)通过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明(míng)显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并(bìng)不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大质伊朗打工一个月多少钱，伊朗工资多少钱一个月量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就是当星团发生全部的(de)碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被(bèi)观(guān)测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上(shàng)留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的区(qū)域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需(xū)要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例是(shì)一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据(jù)。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同的目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的(de)实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外(wài)半年(nián)则与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质(zhì)流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家(jiā)们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了(le)一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提(tí)供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这(zhè)种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的(de)一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样的(de)效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际(jì)证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的动力！

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