宇(yǔ)宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科(kē)学(xué)无(wú)法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存(cún)在(zài)的(de)证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文(wén)学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的(de)质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一致(zhì)，就可(kě)以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度学辍学是什么意思？拼音，缀学和辍学是什么意思质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量(liàng)所产生(shēng)的(de)引(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神(shén)秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维基提(tí)出了这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的(de)一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种(zhǒ辍学是什么意思？拼音，缀学和辍学是什么意思ng)向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多(duō)，但是星系(xì)当中存在(zài)的(de)恒(héng)星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团(tuán)之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似(shì)这(zhè)样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的(de)质量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证它的质量区(qū)域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以(yǐ)明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观测(cè)者之(zhī)间。被一(yī)个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西(xī)的(de)引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最好的(de)解释(shì)方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的(de)迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万(wàn)分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们(men)通过对前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图(tú)像进行连(lián)通域提(tí)取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的(de)增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了(le)匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实质性的(de)发现，除了(le)一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了(le)某种信(xìn)号(hào)。经过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最低，而(ér)且(qiě)在(zài)20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可(kě)能是(shì)人类(lèi)发现暗辍学是什么意思？拼音，缀学和辍学是什么意思物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是一(yī)致的(de)，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球穿越(yuè)暗物(wù)质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之(zhī)前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这(zhè)里可以得(dé)到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的(de)诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理论得到进一(yī)步的(de)证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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