宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学(xué)无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当(dāng中考考几科,总分多少分，中考一般各科考多少分)中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它的(de)轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学(xué)家(jiā)弗里茨(cí)兹(zī)威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个(gè)由(yóu)数千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些星系(xì)被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星系(xì)团(tuán)的(de)质量一般(bān)会(huì)使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测(cè)量星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它(tā)们(men)束缚在(zài)星(xīng)系(xì)团(tuán)内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对(duì)这(zhè)样的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才(cái)再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星(xīng)在其(qí)轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些(xiē)外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于(yú)银河(hé)系(xì)的(de)第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是(shì)存在(zài)着一(yī)种我们看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的(de)存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没(méi)有(yǒu)引力效应(yīng)的(de)遥(yáo)远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了(le)一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多(duō)，但(dàn)是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是(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(tí)出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也(yě)让很(hěn)中考考几科,总分多少分，中考一般各科考多少分多人(rén)认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论(lùn)就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大(dà)部(bù)分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来验证它(tā)的(de)质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大(dà)的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身并(bìng)不(bù)是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两(liǎng)边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最(zuì)好的(de)理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部分表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们之间的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值(zhí)的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物质(zhì)比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地(dì)解释(shì)了很(hěn)多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十(shí)种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式(shì)也不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个(gè)三层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观(guān)测到了(le)某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发(fā)现(xiàn)了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的(de)年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节(jié)与之前的实验(yàn)室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和(hé)第(dì)一(yī)个实验室(shì)是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的(de)支持是我更新的动力！

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