宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发现都是应(yīng)用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般(bān)会使用(yòng)到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法(fǎ)结(jié)果(guǒ)一致，就可(kě)以确(què)定其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后(hòu)发座(zuò)星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们(men)对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星(xīng)系中的(de)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的(de)运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的(de)力(lì)量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际(jì)速(sù)度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估算在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的(de)千分之一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的(de)望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的(de)方式运动。但是上升到星系(xì)和(hé)星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互(hù)作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都(dōu)在星系的(de)气(qì)体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上(shàng)的观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时(shí)省属国企和央企有什么区别 所有央企都是国企吗候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科(kē)学(xué)家们通过(guò)对(duì)前景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了(le)暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么(me)？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实质性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的(de)数据收(shōu)集，人(rén)们发现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会(huì)在(zài)每(měi)年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能(néng)是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是(shì)为(wèi)什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可(kě)能(néng)有其他的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大(dà)利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们(men)又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了(le)。但(dàn)是由于这(zhè)个(gè)实验(yàn)室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目(mù)前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进(jìn)一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先找到(dào)暗物质存(cún)在(zài)的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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