宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制造”的(de)？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释(shì)的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们在过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去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何(hé)的(de)有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力定律(lǜ)所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可(kě)当我(wǒ)们上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的计算，是(shì)利(lì)用光(guāng)谱红移测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无(wú)法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了(le)，除(chú)非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起(qǐ)作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测(cè)的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开(kāi)始(shǐ)，越(yuè)来(lái)越多的研(yán)究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也(yě)会(huì)出(chū)现速度上的(de)微(wēi)小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的(de)千(qiān)分之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个(gè)大(dà)星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的(de)除了(le)暗物(wù)质的(de)假说(shuō)之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它们(men)的(de)轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的(de)质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么(me)来验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的(de)光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们(men)对子弹星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可(kě)以(yǐ)畅通无(wú)阻地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表(biǎo)示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看(kàn)起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的(de)暗物(wù)质(zhì)大约是普通物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了(le)暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信(xìn)号(hào)。经过(guò)了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，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(xué)家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也(yě)在(zài)以这样的(de)速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕(rào)银(yín)河(hé)系的方向是一致的，而另外(wài)半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质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流的运动特(tè)征(zhēng)和第(dì)一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所(suǒ)存(cún)在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所(suǒ)以截(jié)至目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样(yàng)的(de)效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动力！

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