宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时(shí)候，他(tā)们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天体通过(guò)引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的(de)异(yì)常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可(kě)当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星(xīng)系(xì)所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量一般(bān)会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于(yú)星系(xì)团(tuán)的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速(sù)度(dù)的(de)过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它(tā)们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果(guǒ)却(què)让人(rén)感(gǎn)到不可(kě)思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来(lái)吸引它们中国东八区有哪些城市 整个中国都在东八区吗，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距离(lí)星系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心加速(sù)度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集(jí)在(zài)了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒(héng)星轨道(dào)的速度(dù)，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发(fā)现(xiàn)了(le)一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不(bù)多，但是(shì)星(xīng)系(xì)当(dāng)中存在(zài)的(de)恒星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来(lái)解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是，它(tā)的附(fù)近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存在。造成(chéng)这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星系(xì)和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都(dōu)在(zài)星系的(de)气体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地(dì)看到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透(tòu)镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团(tuán)观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则(zé)直(zhí)接通(tōng)过了(le)这(zhè)个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证(zhèng)据。

除(chú)此之(zhī)外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的(de)微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之(zhī)间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就(jiù)很(hěn)好地(dì)解(jiě)释(shì)了(le)很多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质(zhì)的本(běn)质(zhì)就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找到(dào)这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经(jīng)提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一中国东八区有哪些城市 整个中国都在东八区吗(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)能是(shì)人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系(xì)的(de)方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银(yín)河系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器(qì)提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的(de)结(jié)果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的(de)大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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