宇宙(zhòu)是“人为制(瑀瑀独行是什么意思？怎么读，瑀瑀独行啥意思zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的(de)证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期(qī)实(shí)验，但(dàn)是(shì)却(què)没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体(tǐ)通(tōng)过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的(de)异常，推(tuī)算并且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测(cè)量后(hòu)发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需要的(de)数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到(dào)。最(zuì)诡异(yì)的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠瑀瑀独行是什么意思？怎么读，瑀瑀独行啥意思这些可见星系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生的(de)引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果(guǒ)却(què)让人感到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度瑀瑀独行是什么意思？怎么读，瑀瑀独行啥意思的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒(héng)星轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这(zhè)个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提(tí)出，也(yě)许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的(de)相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了(le)外部场(chǎng)效应的(de)概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼(bǐ)此(cǐ)特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分的(de)质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不是真的(de)被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗(àn)物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了(le)很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在(zài)每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一(yī)些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数(shù)量也(yě)符合(hé)这个周(zhōu)期(qī)的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目(mù)前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一(yī)个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它(tā)们极有(yǒu)可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人(rén)类(lèi)并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样(yàng)的(de)效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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