宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无(wú)法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存(cún)在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去(qù)的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和(hé)测量后发(fā)星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量(liàng)一(yī)般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的(de)形式所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速(sù)度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们的(de)太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的(de)存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星(xīng)系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以(嘉应学院地址在哪里啊，嘉应学院学校地址yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文(wén)学家还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系(xì)不多，但是星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个(gè)大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的(de)是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在(zài)的物嘉应学院地址在哪里啊，嘉应学院学校地址理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物(wù)质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的(de)气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度(dù)的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量(liàng)的东西的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直接通过(guò)了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认(rèn)为是(shì)暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的(de)部分表示(shì)温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离(lí)后的(de)二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是嘉应学院地址在哪里啊，嘉应学院学校地址(shì)什么？科(kē)学家们已经提出了数十(shí)种的(de)假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的(de)几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的第(dì)一个(gè)直接证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以这(zhè)样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的(de)振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对(duì)银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差(chà)异(yì)也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数(shù)量(liàng)也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南(nán)半(bàn)球建立(lì)了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前(qián)还(hái)无法提供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新(xīn)的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它(tā)的(de)宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)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(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的(de)动力！

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