宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发(fā)现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可(kě)当我们(men)上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光(guāng)度学(xué)的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的(de)引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内的(de)，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形(xíng)的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对(duì)这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的(de)运(yùn)行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速(sù)度(dù)，那么(me)产生以上这(zhè)种向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引力(lì)效应(yīng)将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河(hé)系的(de)千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力(lì)之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不(bù)同的(de)方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发(fā)现(xiàn)也(yě)让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还(hái)有关(guān)于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就(jiù)会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区(qū)域。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是(shì)不是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯(bó)太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们(men)地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质(zhì)量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了(le)扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的黑洞(dòng)或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大(dà)质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最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(de)质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背(bèi)景分离(lí)后的(de)二(èr)值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么(me)？科学(xué)家们已(yǐ)经提(tí)出了数(shù)十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了(le)超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了(le)一(yī)个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球bno护照是什么意思 bno护照是英国国籍吗(qiú)上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年(nián)当中每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的(de)年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是(shì)一致的(de)，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大利(lì)游(yóu)客的(de)数量也符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到(dào)相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的(de)诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重要因素(sù)。bno护照是什么意思 bno护照是英国国籍吗

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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