宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效证据。除(chú)了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它(tā)揭示(shì)了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后发星系(xì)团的(de)质量。这是一(yī)个由数千个(gè)星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动速(sù)度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们(men)束缚在星(xīng)系团内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了(le)，除非(fēi)有一(yī)种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的(de)万(wàn)有引力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如(rú)果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是(shì)测量(liàng)星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果(guǒ)出现异(yì)常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距离(lí)的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了(le)一(yī)个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系(xì)剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方(fāng)式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互(hù)作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么(me)来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间(jiān)。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之(zhī)外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们(men)之间的(de)温(wēn)差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过(guò)对(duì)前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物(wù)质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是什么？科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进(jìn)行了超过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的(de)发(fā)现，除(chú)了一个(gè)地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现暗物质的(de)第一(yī)个(gè)直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生(shēng)周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也在以这样的(de)速度(dù)在穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系(xì)相对银河(hé)系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性(xìng)信(xìn)号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和(hé)第一个(gè)实(shí)验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这家长意见怎么写最简单家长评语20字，家长意见怎么写最简单 家长评语20字以内台太(tài)空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费(fèi)米实(shí)验室粒(lì)子天体(tǐ)物(wù)理中心(xīn)的科(kē)学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发(f家长意见怎么写最简单家长评语20字，家长意见怎么写最简单 家长评语20字以内ā)现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们(men)极有可能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一(yī)步的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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