宇宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但是这些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其(qí)质(zhì)量的(de)范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生的(de)引(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出(chū)星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了(le)这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的人们(men)对这样(yàng)的(de)一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当(dāng)中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学(xué)家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心加速(sù)度的(de)原因(yīn)很可(kě)能就(jiù)是存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们看不到(dào)的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的(de)质量占整(zhěng)个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可(kě)以(yǐ)解释这(zhè)个现象的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系不(bù)多，但(dàn)是星(xīng)系当(dāng)中存(cún)在(zài)的(de)恒星数(shù)量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细(xì)测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大(dà)星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的(de)工作(zuò)方(fāng)式(shì)是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体会(huì)沿(yán)着它们的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上(shàng)升(shēng)到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的(de)星团，它们大(dà)部分的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望远镜出(chū)了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方(fāng)法就是(shì)当(dāng)星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测(cè)到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下(xià)了各相同(tóng)性(xìng)的(de)微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形看起来不(bù)应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地(dì)解释(shì)了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒(lì)子(zi)的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物(wù)质存(cún)在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在(zài)过去(qù)的几十年当(dāng)中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意(yì)大(dà)利的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据(jù)收集，人(rén)们发现(xiàn)了(le)一个(gè)有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第(dì)一个(gè)直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)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(zhōng)会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地(dì)球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这合肥初中排名前十名有哪些学校，合肥初中排名前十名分数线可以用来(lái)解(jiě)释，研(yán)究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期(qī)信号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量(liàng)也(yě)符合这个(gè)周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家(jiā)们又(yòu)在南半(bàn)球(qiú)建立(lì)了(le)一个几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如(rú)果在(zài)这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器(qì)提(tí)供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍(biàn)布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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