宇(yǔ)宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系(xì)所组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对(duì)于(yú)星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的(de)质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随(suí)着(zhe)与中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的(de)旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学(xué)家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星(xīng)系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文(wén)学(xué)家还(hái)发(fā)现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详细(xì)测(cè)量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该(gāi)星系的(de)暗物(wù)质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这(zhè)意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照(zhào)我们(men)所理解的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应(yīng)的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公独善其身是什么意思啊 独善其身是褒义还是贬义里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么(me)来验证(zhèng)它的质量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多(duō)星系似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地(dì)球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则(zé)直(zhí)接通过了这个区域，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被认(rèn)为是暗物质存(cún)在(zài)的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大(dà)约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。独善其身是什么意思啊 独善其身是褒义还是贬义这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的(de)目标粒(lì)子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科学(xué)家们(men)已经进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发(fā)现暗物(wù)质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕(rào)着(zhe)银(yín)河系(xì)进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流(liú)，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地(dì)球穿越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了(le)一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目(mù)前(qián)还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪(yí)器(qì)提供(gōng)的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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