宇宙是(shì)“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学(xué)家们(men)在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们(men)发现某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例(lì)子(zi)。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量(liàng)星系团(tuán)中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它(tā)们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现(xiàn)。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特(tè)在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系(xì)当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn破晓是什么意思 破晓和拂晓分别是几点)为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚(jù)集在(zài)了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯(wéi)一(yī)可以解(jiě)释(shì)这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现(xiàn)速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反(fǎn)常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星(xīng)系当(dāng)中存在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意味(wèi)着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间的相互(hù)作(zuò)用，科(kē)学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的(de)概念，指的(de)是(shì)在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼此特(tè)殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意(yì)味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在星(xīng)系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的(de)质量区域到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨(jù)大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。破晓是什么意思 破晓和拂晓分别是几点p>

除(chú)此之外(wài)，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下(xià)了各(gè)相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)部分(fēn)表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域(yù)，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的(de)增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出(chū)了(le)数十种的(de)假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年(nián)都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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