宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年(nián)出版(bǎn)的(de)自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后(hòu)的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文(wén)学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的(de)时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用(yòng)万有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这(zhè)是一个由(yóu)数千个(gè)星(xīng)系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其(qí)"光(guāng)度学的(de)质量(liàng)"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系(xì)团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一次(cì)出现(xiàn)。天文学(xué)家维(wéi)拉(lā)鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结(jié)果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大(dà)的质量来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些外(wài)围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学(xué)家们(men)通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在(zài)着(zhe)一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的(de)详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释(shì)的。那(nà)么(me)又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们所济南初中排名前十名(济南中学排名)，济南初中排名前50理解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它(tā)们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互(hù)作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么来(lái)验证它(tā)的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们可(kě)以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子弹(dàn)星系团观(guān)测(cè)的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质(zhì)量气(qì)体被卡(kǎ)在了(le)中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认(rèn)为是(shì)暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色(sè)的(de)部分表示温度(dù)较高的区(qū)域(yù)，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上它(tā)们(men)之间的(de)温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需(xū)要的(de)暗物质大(dà)约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致的济南初中排名前十名(济南中学排名)，济南初中排名前50。这就意(yì)味着(zhe)。

用(yòng)了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子(zi)，它们(men)不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所需要的实(shí)验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三(sān)层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)济南初中排名前十名(济南中学排名)，济南初中排名前50观测到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们(men)发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地(dì)球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以(yǐ)成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的(de)用(yòng)途(tú)就(jiù)是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神(shén)秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化(huà)的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一(yī)步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通(tōng)过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的(de)实(shí)际证据。那(nà)么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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