宇宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据，科学家们(men)在(zài)过去的几十年(nián)当(dāng)中进行了(le)超过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他(tā)们(men)就(jiù)会(huì)知(zhī)道，周围一定(dìng)有未(wèi)知(zhī)的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒(héng)星(xīng)系多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗(xì)统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的(de)物(wù)理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨(jù)大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学(xué)质量的(de)计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系(xì)团中(zhōng)很多星系(xì)的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们(men)通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能(néng)就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科(kē)学家们多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗使用最(zuì)先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)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(tā)的(de)附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系(xì)和(hé)星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学(xué)家还引入了外部场效(xiào)应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)需要对现(xiàn)在的(de)物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们(men)大部(bù)分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上的(de)观测(cè)者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级(jí)巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可(kě)能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部(bù)分(fēn)表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样(yàng)的(de)，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物质比例(lì)是一(yī)致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信(xìn)号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么(me)暗物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当(dāng)然(rán)也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连(lián)意(yì)大利(lì)游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

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

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还无法提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗)做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供(gōng)的(de)视(shì)野是(shì)哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我们(men)只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们(men)极(jí)有(yǒu)可(kě)能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不会(huì)意味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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