宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了(le)超过50次的(de)长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外(中考的报名号指什么意思，中考的报名号是什么意思wài)，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王星(xīng)的(de)发(fā)现(xiàn)都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到星(xīng)系或(huò)者是星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于(yú)星(xīng)系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的(de)形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很(hěn)多星(xīng)系(xì)的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了(le)这(zhè)样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们观(guān)测的(de)结果(guǒ)却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它们，这(zhè)些外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物质的(de)存在(zài)，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是(shì)科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的(de)原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一(yī)种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应(yīng)将(jiāng)星系聚(jù)集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度(dù)，估算在(zài)星系(xì)当中(zhōng)暗物(wù)质的(de)质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正(zhèng)常的(de)物质和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系(xì)存在。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，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)意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规(guī)模(mó)上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在(zài)星系(xì)的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部(bù)分的(de)质量将位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么我们通过什(shén)么(me)来验(yàn)证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的(de)观(guān)测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们(men)对(duì)子弹星系(xì)团观测的(de)时候，发(fā)现它(tā)的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的(de)解(jiě)释方(fāng)法就是(shì)当星(xīng)团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物(wù)质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最(zuì中考的报名号指什么意思，中考的报名号是什么意思)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了(le)各(gè)相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通中考的报名号指什么意思，中考的报名号是什么意思物质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了(le)很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科学(xué)家们(men)已经提(tí)出了数(shù)十种(zhǒng)的(de)假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不(bù)会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声称观测(cè)到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他(tā)的(de)情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数(shù)量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周期(qī)的规律。

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

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物(wù)质所存在的非(fēi)常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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