宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲(zhé)学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的(de)时候，他(tā)们(men)就会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了(le)海王(wáng)星(xīng)的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成就(jiù)的(de)例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星(xīng)系团的(de)质量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对(duì)于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看(kàn)到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上(shàng)要(yào)快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì创造的意思是什么三年级下册，创造的意思是什么最佳答案)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不(bù)可见的(de)暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一(yī)次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们(men)观(guān)测(cè)的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的方法来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们(men)的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系(xì)位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚(jù)集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可(kě)以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力(lì)学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪(guài)的(de)是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同(tóng)尺度空间(jiān)中的(de)工作(zuò)方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则(zé)是(shì)不同的方式(shì)。对(duì)于在星系(xì)团之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入(rù)了外部场效应的概念，指的(de)是(shì)在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质存在(zài)的(de)其他的(de)理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在(zài)星系(xì)的(de)气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而创造的意思是什么三年级下册，创造的意思是什么最佳答案是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的(de)光都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边(biān)形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究(jiū)也(yě)被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值(zhí)图像进(jìn)行连通(tōng)域提取(qǔ)和标(biāo)记之(zhī)后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该(gāi)是这样的(de)，而随着(zhe)暗物质(zhì)的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任何(hé)其他的电磁(cí)作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子(zi)的(de)存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了(le)超过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一(yī)个(gè)地方，意(yì)大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的(de)地(dì)学实验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在(zài)每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周期性的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意(yì)味着我们(men)也在以这(zhè)样(yàng)的速度(dù)在穿越(yuè)着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方(fā创造的意思是什么三年级下册，创造的意思是什么最佳答案ng)向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快(kuài)的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银(yín)河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实(shí)验室(shì)，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的(de)运动特(tè)征和(hé)第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所(suǒ)存(cún)在的(de)非(fēi)常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还(hái)无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一(yī)个(gè)关(guān)键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一(yī)种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一个(gè)重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理论得(dé)到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得(dé)暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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