宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中进行了(le)超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没(méi)有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有未知的(de)天体通过(guò)引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文(wén)成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

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

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各个(gè)星系相对于(yú)星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学(xué)质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们(men)束(shù)缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它(tā)们(men)却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根(太原私立小学有哪些，太原私立小学有哪些排名gēn)据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射(shè)电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个(gè)实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的原因很可(kě)能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集(jí)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存在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星之间(jiān)，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和(hé)力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的(de)除了(le)暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力(lì)的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们(men)所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运(yùn)动。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则(zé)是不同的(de)方式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场(chǎng)效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立(lì)，这意(yì)味着我们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物(wù)质存在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发(fā)生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天(tiān)体可能(néng)是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒(héng)星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的(de)观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的(de)电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的(de)目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却(què)没(méi)有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了(le)一(yī)个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同时地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的(de)平面(miàn)呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理(lǐ)太原私立小学有哪些，太原私立小学有哪些排名论的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研(yán)究人员(yuán)们(men)所观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可(kě)能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符(fú)合(hé)这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一个(gè)实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无(wú)法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这(zhè)一(yī)理论得(dé)到进(jìn)一步的(de)证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得(dé)暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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