宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物质阳光女孩用英语怎么写啊怎么读，阳光女孩用英语怎么写啊翻译存在的证据，科(kē)学(xué)家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中进行了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威(wēi)基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的(de)巨大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般(bān)会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致(zhì)，就(jiù)可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数(shù)据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光(guā阳光女孩用英语怎么写啊怎么读，阳光女孩用英语怎么写啊翻译ng)谱红(hóng)移测量星系(xì)团(tuán)中的各(gè)个(gè)星系相对于星(xīng)系团的(de)运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的(de)速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的(de)引力是无法将它们(men)束缚在星(xīng)系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的(de)人们对(duì)这样的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再(zài)一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在(zài)其(qí)轨道(dào)上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基(jī)于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就(jiù)是(shì)测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家(jiā)们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测(cè)量(liàng)了距(jù)离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们(me阳光女孩用英语怎么写啊怎么读，阳光女孩用英语怎么写啊翻译n)的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的(de)研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的(de)恒星数(shù)量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们(men)使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就(jiù)是人(rén)类对引力的理(lǐ)解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动(dòng)。但是(shì)上升(shēng)到(dào)星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的(de)概(gài)念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立(lì)，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多(duō)人认为(wèi)暗(àn)物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中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(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都(dōu)在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来验(yàn)证它的(de)质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不(bù)是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观(guān)测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大(dà)爆(bào)炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则(zé)表示相对较(jiào)冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间(jiān)的温差(chà)只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域(yù)提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物(wù)质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型的(de)粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地(dì)球上(shàng)最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科学家声(shēng)称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗物质的(de)第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也(yě)可能(néng)是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大(dà)利游客的(de)数(shù)量也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的季节与之前(qián)的实(shí)验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和(hé)第一个(gè)实验室(shì)是一(yī)样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实(shí)际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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