宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人(rén)类为了寻(xún)找命运多桀和命运多舛的区别怎么读，命运多桀和命运多舛的区别是什么暗物(wù)质存在(zài)的(de)证(zhèng)据，科学家们在命运多桀和命运多舛的区别怎么读，命运多桀和命运多舛的区别是什么(zài)过去的几十年(nián)当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个(gè)由数千个星系(xì)所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质(zhì)量(liàng)一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确(què)定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光的(de)形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很多星系(xì)的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再(zài)一次(cì)出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗(àn)物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的原因很可能(néng)就是(shì)存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的(de)引(yǐn)力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文(wén)学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进(jìn)行了40个(gè)小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定(dìng)律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的(de)工(gōng)作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的(de)轨道(dào)，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的(de)尺度(dù)，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的(de)概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我们需要(yào)对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗(àn)物(wù)质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的(de)观测(cè)者之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的(de)光都(dōu)发(fā)生了(le)扭曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天(tiān)体可能是(shì)超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边(biān)形成(chéng)了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可(kě)见光(guāng)终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了(le)130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的(de)微(wēi)波(bō)辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行(xíng)连通域提(tí)取(qǔ)和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释(shì)星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的(de)实际(jì)证据(jù)。这(zhè)种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数(shù)十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“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)，除了一(yī)个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在(zài)每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期(qī)性的(de)年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的(de)时(shí)间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)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(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目(mù)前还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了(le)。费米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进(jìn)化的一个(gè)重(zhòng)要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通(tōng)过(guò)这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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