宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解(jiě)释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科(kē)学(xué)家们在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超过50次的(de)长期实验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数学原(yuán)理一书(shū)中，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当(dāng)天文(wén)学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些(xiē)星系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各(gè)个(gè)星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量结果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中(zhōng)，兹威基(jī)发(fā)现星系(湖南省国土面积多少平方公里,人口有多少万，湖南省国土面积和人口是多少xì)团中很多星(xīng)系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力(lì)是(shì)无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星(xīng)系(xì)中(zhōng)的(de)恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却(què)让人感到不可(kě)思议(yì)。

随(suí)着与中心距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们的(de)旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的(de)力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速度(dù)上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的(de)望远(yuǎn)镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也(yě)许该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还不够(gòu)全面(miàn)，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不湖南省国土面积多少平方公里,人口有多少万，湖南省国土面积和人口是多少(bù)同的方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部(bù)分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什么(me)来验(yàn)证它的质量(liàng)区(qū)域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨(jù)大的(de)形变。其(qí)实(shí)这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出(chū)了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而(ér)是(shì)这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大(dà)的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发(fā)现它(tā)的大质(zhì)量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成(chéng)了(le)引力透镜(jìng)。对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例(lì)是(shì)一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的(de)存在，就(jiù)相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)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次的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地(dì)学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

<湖南省国土面积多少平方公里,人口有多少万，湖南省国土面积和人口是多少/p>

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数(shù)据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了(le)一个(gè)几乎相(xiāng)同的实(shí)验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个(gè)实(shí)验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是我更(gèng)新的(de)动力！

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