宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星(xīng)运行轨道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其(qí)"光(guāng)度学(xué)的(de)质量礼字五笔怎么打字，礼字五笔怎么打字五笔怎么打开"，需要的(de)数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团(tuán)中的各(gè)个星(xīng)系(xì)相(xiāng)对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可(kě)见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多星(xīng)系(xì)的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无(wú)法将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基提出了(le)这样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词(cí)才再一(yī)次出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基(jī)于这(zhè)种现象，科(kē)学(xué)家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准的(de)方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

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于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度(dù)并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度(dù)远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可能就(jiù)是(shì)存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)的原因(yīn)。在一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现(xiàn)速度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的(de)详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近(jìn)的另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式(shì)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，按照我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是(shì)不同的(de)方式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的(de)是(shì)在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)需要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分(fēn)的(de)普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能(néng)是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当(dāng)人们(men)对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法就是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物(wù)质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐(fú)射(shè)。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后(hòu)的二值图像进(jìn)行(xíng)连通域(yù)提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例(lì)是(shì)一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的(de)目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发现，除(chú)了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层(céng)楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能(néng)是(shì)人类(lèi)发现暗(àn)物质(zhì)的(de)第一个(gè)直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太(tài)阳(yáng)环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳系(xì)相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的(de)数量(liàng)也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半(bàn)球建立了一(yī)个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是(shì)一(yī)样(yàng)的(de)。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里(lǐ)可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极有可(kě)能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化(huà)的一(yī)个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味(礼字五笔怎么打字，礼字五笔怎么打字五笔怎么打开wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么(me)小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物(wù)质(zhì)到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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