宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？_D是什么意思，_3是什么意思暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人(rén)类(lèi)为了(le)寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃(āi)萨(sà)克牛顿(dùn)发表了(le)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王星的存(cún)在(zài)。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们(men)上升到(dào)星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星(xīng)系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般(bān)会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的计(jì)算(suàn)，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系(xì)团中很多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的(de)物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们(men)对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一(yī)次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的(de)质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大(dà)于理论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了_D是什么意思，_3是什么意思一(yī)起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可(kě)能(néng)就是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于(yú)在(zài)星系(xì)团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通质(zhì)量(liàng)都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的时(shí)候，星_D是什么意思，_3是什么意思际气体(tǐ)的(de)相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在(zài)的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到(dào)很(hěn)多(duō)星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)观(guān)测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量区域(yù)并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留(liú)下(xià)了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷(lěng)的(de)区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个(gè)数字与(yǔ)解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的(de)。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多(duō)不同的观(guān)测结果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的(de)电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相同。在过去的(de)几十(shí)年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当中每(měi)年(nián)都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能(néng)是人(rén)类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太(tài)阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可(kě)能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数(shù)量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的(de)季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常有力的证据了(le)。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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