宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗(à十二生肖的酉是什么动物呢，酉的生肖是什么生肖n)物(wù)质(zhì)又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道(dào)出现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系(xì)或者十二生肖的酉是什么动物呢，酉的生肖是什么生肖(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系(xì)团的(de)质量一般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系团的(de)运动速(sù)度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%十二生肖的酉是什么动物呢，酉的生肖是什么生肖的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最(zuì)诡异的(de)是(shì)，在测量速(sù)度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速(sù)度(dù)比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可(kě)见(jiàn)星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元素(sù)，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的(de)研(yán)究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可(kě)能就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不(bù)够全(quán)面，引力很可(kě)能在(zài)不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相互作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的概(gài)念，指的(de)是在数(shù)百万(wàn)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，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那(nà)么(me)我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清(qīng)照片，在(zài)照片(piàn)中我(wǒ)们(men)可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系(xì)的光都(dōu)发(fā)生了(le)扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好(hǎo)的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全(quán)部(bù)的碰(pèng)撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系团的引(yǐn)力(lì)透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空(kōng)间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色(sè)则(zé)表(biǎo)示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后的二(èr)值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们(men)不(bù)参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的存(cún)在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地(dì)学实(shí)验室(shì)，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第(dì)一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完(wán)全一致(zhì)，这是(shì)理论上(shàng)地(dì)球穿越暗(àn)物质(zhì)流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游(yóu)客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流(liú)的(de)运动特征和第一个实验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存(cún)在(zài)的(de)非常(cháng)有力的(de)证据(jù)了。但是由于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物质(zhì)背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢(ne)？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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