宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去(qù)的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们(men)发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道(dào)限制高消费坐飞机技巧 限制高消费真的坐不了飞机吗出现异常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研(yán)究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量限制高消费坐飞机技巧 限制高消费真的坐不了飞机吗的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它(tā)们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一(yī)种神秘(mì)的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人(rén)们(men)对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合(hé)牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相(xiāng)信(xìn)暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的(de)速(sù)度，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物(wù)质，已经(jīng)被(bèi)附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的(de)，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于在(zài)星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的质量之间(jiān)会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的(de)时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我们(men)通(tōng)过什(shén)么来(lái)验证它的质量区域(yù)到底是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了(le)130多(duō)亿年(nián)之(zhī)后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二(èr)值图像进(jìn)行连(lián)通域(yù)提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增(zēng)加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需(xū)要的(de)暗物(wù)质比例(lì)是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们(men)已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需(xū)要的(de)实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会(huì)与常规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却(què)没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除(chú)了(le)一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了(le)太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们(men)又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前的(de)实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前(qián)还(hái)无法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的(de)视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是(shì)探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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