宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十(shí)年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百年(nián)来，当天文(wén)学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他(tā)们就(j网络语言牛马是什么意思，什么牛马是什么意思网络语言iù)会(huì)知(zhī)道，周围一定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的(de)异常(cháng)，推算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些(xiē)星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确(què)定其(qí)质量(liàng)的范围。

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

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质(zhì)量(liàng)的(de)计算，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形(xíng)式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到(dào)。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的(de)，它们(men)早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对(duì)这(zhè)样的一种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的(de)恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)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(xué)家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质的(de)力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离(lí)银河(hé)系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度(dù)远(yuǎn)远大于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就是存(cún)在着一(yī)种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质的存在(zài)。科学(xué)家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是(shì网络语言牛马是什么意思，什么牛马是什么意思网络语言)唯一(yī)可(kě)以解释这(zhè)个(gè)现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥远恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学家(jiā)还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系(xì)不(bù)多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的(de)工作方式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的(de)相(xiāng)互作用则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式。对(duì)于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区(qū)域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释(shì)星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一(yī)致的(de)。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的(de)观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十(shí)年当(dāng)中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们(men)发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕(rào)着银(yín)河(hé)系进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个(gè)过(guò)程中会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用来(lái)解释，研(yán)究人员(yuán)们所观(guān)测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可能(néng)有其他的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连意大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的(de)实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物(wù)质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的(de)用(yòng)途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米(m网络语言牛马是什么意思，什么牛马是什么意思网络语言ǐ)实(shí)验(yàn)室(shì)粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥(yōng)有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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