宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表了(le)万有(yǒu禧与喜的区别是什么，喜字logo设计)引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出(chū)现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常(cháng)，推算并(bìng)且发现(xiàn)了(le)海王星(xīng)的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得(dé)重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使用(yòng)到(dào)两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星系相对于(yú)星(xīng)系(xì)团的运动(dòng)速度(dù)。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比理论(lùn)上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了(le)这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观测的结果却让人(rén)感到(dào)不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如(rú)果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离(lí)的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第(dì)三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的(de)物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系(xì)的(de)千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行(xíng)了40个小时的(de)详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力之间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应的(de)概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大(dà)部(bù)分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过(guò)什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其(qí)实这些(xiē)星系(xì)本身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当(dā禧与喜的区别是什么，喜字logo设计ng)人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表示温度较(jiào)高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们(men)之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行(xíng)连通域(yù)提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架(jià)，就(jiù)很好(hǎo)地解释(shì)了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参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)能够禧与喜的区别是什么，喜字logo设计(gòu)找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么(me)？科(kē)学家们已经(jīng)提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣的(de)事(shì)情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银(yín)河系(xì)的平(píng)面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是(shì)这并(bìng)不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号的差异(yì)也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和(hé)第一(yī)个实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到(dào)相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的(de)一个重要(yào)因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样(yàng)的(de)效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的动力！

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