宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发(fā)现任(rèn)何的(de)有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天体通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个(gè)由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数湖南信息学院是几本公办的吗，湖南信息学院是几本,学费多少据(jù)是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的(de)计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的(de)各(gè)个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)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(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了(le)这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中湖南信息学院是几本公办的吗，湖南信息学院是几本,学费多少的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们(men)会使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系也不例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么(me)产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一种我们(men)看不(bù)到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一(yī)项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存(cún)在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物(wù)质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就是人(rén)类(lèi)对(duì)引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万(wàn)光年的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对(duì)现在(zài)的(de)物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关于暗物质(zhì)存(cún)在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的(de)普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气(qì)体所在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量(liàng)区(qū)域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿(yì)年之(zhī)后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释(shì)星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实验方式(shì)也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学(xué)家声称(chēng)观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了(le)一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年度周期(qī)信号的差(chà)异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数(shù)量也(yě)符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物(wù)质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据(jù)支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背(bèi)后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子(zi)天体物(wù)理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会(huì)意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在(zài)通(tōng)过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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