宇宙是“人(rén)为(wèi)制造(zào)”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家(jiā)们(men)发现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了海王星(xīng)的2004年后勤工程学院有专科吗 后勤工程学院可以当兵吗存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当(dāng)我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星(xīng)系(xì)团的质量一般(bān)会使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系(xì)团有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了(le)，或(huò)者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速(sù)度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系(xì)的质量(liàng)所产(chǎn)生的引(yǐn)力(lì)是无法将它(tā)们束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除(chú)非有(yǒu)一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发(fā)散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的(de)万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。基(jī)于这(zhè)种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系(xì)当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其(qí)中。

于(yú)是科(kē)学家们(men)通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实(shí)际上(shàng)，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度(dù)的原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的(de)质量(liàng)占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附(fù)近没(méi)有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外(wài)部场(chǎng)效应(yīng)的概念(niàn)，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间(jiān)会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)2004年后勤工程学院有专科吗 后勤工程学院可以当兵吗在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法(fǎ)解释(shì)的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它(tā)们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球(qiú)上的观测(cè)者之(zhī)间(jiān)。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发(fā)现它的(de)大质量区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这个区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的(de)微(wēi)波(bō)辐(fú)射(shè)。其中红(hóng)色的部(bù)分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存(cún)在着(zhe)某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它(tā)们(men)不参与任(rèn)何其他(tā)的(de)电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所需要的实(shí)验方式也不(bù)相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个地方(fāng)，意(yì)大利(lì)的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发现了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可(kě)能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意(yì)味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物(wù)质(zhì)流，这个过(guò)程中(zhōng)会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银河系的(de)方向是一(yī)致的(de)，而(ér)另外半年(nián)则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了(le)最慢(màn)值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数量也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在(zài)南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物(wù)质所存(cún)在的非(fēi)常(cháng)有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于这(zhè)个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还(hái)无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的1002004年后勤工程学院有专科吗 后勤工程学院可以当兵吗倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物理中心(xīn)的(de)科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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