宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们(men)发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合(hé)万有引力定律的时(shí)候，他(tā)们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个(gè)由(yóu)数千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的各(gè)个星(xīng)系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存(cún)在(zài)，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的(de)质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的(de)存在(zài)，这种方法(fǎ)就(jiù)是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的(de)氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河(hé)系(xì)中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律(l日落胭脂红完整的诗句带拼音，日落胭脂红完整的诗句的意思ǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因(yīn)。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗(àn)物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用(yòng)则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在(zài)数百万光(guāng)年的(de)规(guī)模(mó)上，巨大的(de)质量之(zhī)间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星(xīng)团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中(zhōng)。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团大部分的质(zhì)量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那(nà)么(me)我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的(de)天(tiān)体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的(de)天(tiān)体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物质(zhì)存在的(de)迄(qì)今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了(le)各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进(jìn)行连通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的(de)增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了(le)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(zhì)的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型的(de)粒子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层(céng)楼高的(de)探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后(hòu)在11月日落胭脂红完整的诗句带拼音，日落胭脂红完整的诗句的意思(yuè)降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为(wèi)这可能(néng)是(shì)人(rén)类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向正(zhèng)好达(dá)到完全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快(kuài)的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系(xì)的(de)平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的(de)倾(qīng)斜，但是(shì)这并不(bù)影(yǐng)响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山(shān)上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以(yǐ)截至(zhì)目(mù)前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪(yí)器的(de)100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以(yǐ)待了。费米(mǐ)实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说日落胭脂红完整的诗句带拼音，日落胭脂红完整的诗句的意思是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物(wù)质(zhì)到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的动力！

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