宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文(wén)学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系(xì)或者(zhě)是星(xīng)团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个(gè)星系的(de)光度(dù)。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星(xīng)系(xì)相对于(yú)星(xīng)系(xì)团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法将它(tā)们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除(chú)非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星(xīng)在其轨(guǐ)道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中bno护照是什么意思 bno护照是英国国籍吗心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物(wù)质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的(de)结(jié)果，就(jiù)认(rèn)为是(shì)由暗物质(zhì)的(de)力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系(xì)中心2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的(de)速(sù)度，估算在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可(kě)以解释(shì)这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必(bì)须存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科(kē)学家们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小时的(de)详(xiáng)细测量之(zhī)后(hòu)，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附(fù)近(jìn)的另一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们(men)需要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的(de)理论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没(méi)法解释的(de)“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可(kě)以(yǐ)明(míng)显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的(de)引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研究(jiū)也(yě)被认为是(shì)暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差(chà)只有万分之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数(shù)十种的(de)假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大(dà)的地学实(shí)验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是(shì)人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍。南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一(yī)个关键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯(sī)特芬研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的(de)效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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