宇宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们(men)在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的(de)长期(qī)实验，但是却没有发现任何(hé)的(de)有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他(tā)们(men)就会(huì)知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发(fā)现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各(gè)个星系的(de)光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移(yí)测(cè)量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们(men)束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外(wài)了，除非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文(wén)学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是(shì)由暗(àn)物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第(dì)三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原(yuán)因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效(xiào)应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多(duō)的研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了(le)一(yī)个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物无人值守尿素加注机 尿素加注机工作原理质(zhì)，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物(wù)质和力学定律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一(yī)种(zhǒng)可(kě)能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方式是不(bù)同的(de)，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系(xì)团之间的相互作用，科(kē)学(xué)家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的(de)规模上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们需要对(duì)现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样的(de)星团，它(tā)们大部分的普通质量都(dōu)在星系的(de)气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星(xīng)系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测(cè)的(de)时(shí)候(hòu)，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的(de)区域(yù)，但实(shí)际上它(tā)们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的(de)二值图像进行(xíng)连通(tōng)域(yù)提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动(dòng)所需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家们已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不同的(de)目(mù)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，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低(dī)，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在(zài)以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一(yī)致的(de)，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客(kè)的(de)数(shù)量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之(zhī)前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹无人值守尿素加注机 尿素加注机工作原理琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新(xīn)的(de)动力！

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