宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这(zhè)些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二(èr)种是(shì)动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个星系相对(duì)于星系团的(de)运动(dòng)速(sù)度。当测量(liàng)结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才(cái)再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如(rú)果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

嫦娥五号发射时间地点在哪 嫦娥五号还在工作吗于是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距离星系中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能就是(shì)存(cún)在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的(de)物质(zhì)，是(shì)这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定(dìng)律来解释(shì)的。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质存在的(de)其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质(zhì)量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东(dōng)西的(de)引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了(le嫦娥五号发射时间地点在哪 嫦娥五号还在工作吗)扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人(rén)们对(duì)子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了(le)一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地(dì)解释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型嫦娥五号发射时间地点在哪 嫦娥五号还在工作吗(xíng)的(de)粒子，它们(men)不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需(xū)要的实验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一(yī)个(gè)地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地(dì)球上最(zuì)大的地(dì)学实验(yàn)室(shì)，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层(céng)楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年(nián)的数(shù)据收集，人(rén)们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为(wèi)这可(kě)能(néng)是人(rén)类发现暗(àn)物质的(de)第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在(zài)以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可(kě)能(néng)有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度(dù)周期信(xìn)号(hào)的(de)差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量(liàng)也(yě)符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实(shí)验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个(gè)实验(yàn)室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同(tóng)的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒(lì)子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我更新的(de)动力！

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