宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实(shí)验，但是却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我们上(shàng)升(shēng)到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测(cè)量(liàng)后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一(yī)个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对(duì)于星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异(yì)的(de)是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的(de)一种说(shuō)法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些外(wài)围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在(zài)Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进(jìn)入(rù)其(qí)中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们(men)的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之什么是因果论证举例说明句子，什么是因果论证举例说明的方法上(shàng)，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的(de)运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220千(qiān)米/秒的(de)速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒(héng)星数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物(wù)质和力(lì)学定律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何(hé)星系存(cún)在(zài)。造成这些(xiē)现象的(de)除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能(néng)在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于(yú)在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它(tā)们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的(de)形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什(shén)么问题，而是(shì)这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大质(zhì)量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们(men)不(bù)参与(yǔ)任何其(qí)他(tā)的电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们(men)已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的(de)什么是因果论证举例说明句子，什么是因果论证举例说明的方法几十(shí)年当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年的(de)数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每(měi)年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会(huì)产生周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方向正好达到(dào)完全(quán)一致(zhì)，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而(ér)在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不(bù)影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年(nián)度(dù)周(zhōu)期信号的差(chà)异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实(shí)验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验(yàn)室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的(de)数据(jù)支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，N什么是因果论证举例说明句子，什么是因果论证举例说明的方法ASA将会发射(shè)一(yī)台新的(de)望远镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正(zhèng)在通过这样(yàng)的(de)效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大(dà)前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到(dào)底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的动(dòng)力！

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