宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存(cún)在科学(xué)无法解释的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了(le)万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力(lì)定律的(de)时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就通过(guò)天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并(bìng)且(qiě)发(fā)现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星(xīng)系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨道(dào)上的(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(kě)思议。

随(suí)着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没有足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们(men)通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的(de)引(yǐn)力(lì)效应将星系聚(jù)集在了(le)一(yī)起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物(wù)质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ什么的阳光填合适的词 阳光恰当的词语有哪些)道的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却(què)只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细(xì)测量(liàng)之后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又有人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物(wù)质存在的其他的(de)理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的光都(dōu)发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质(zhì)量(liàng)的(de)黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不(bù)是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡(kǎ)在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接通过了(le)这个(gè)区域，并在(zài)两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透(tòu)镜研究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下(xià)了各相同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这个(gè)数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单(dān)的(de)理(lǐ)论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着(zhe)某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的(de)存(cún)在，就(jiù)相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的(de)地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地学实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自(zì)1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了(le)一个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也(yě)在(zài)以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗物(wù)质(zhì)流最快(kuài)的(de)时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的(什么的阳光填合适的词 阳光恰当的词语有哪些de)数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

什么的阳光填合适的词 阳光恰当的词语有哪些="1545" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了(le)。但(dàn)是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的(de)数据(jù)支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗(àn)物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的(de)动力！

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