宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效证据(jù)。除了(le)一(yī)个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符合万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确(què)定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星(xīng)系(xì)的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或(huò)者说这(zhè)99%的(de)质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘(mì)的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的(de)物质(zhì)。

齿轮计算公式汇总，齿轮全齿高计算公式据(jù)此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不可(kě)见的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的(de)质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗(àn)物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心(xīn)更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和(hé)力(lì)学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另(lìng)一个(gè)大星齿轮计算公式汇总，齿轮全齿高计算公式系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能(néng)就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于(yú)在(zài)星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就(jiù)此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的(de)相互作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分(fēn)的(de)质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在(zài)中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本身(shēn)并不是真(zhēn)的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就(jiù)是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留(liú)下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它们(men)之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应(yīng)该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而随(suí)着暗(àn)物质(zhì)的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释(shì)星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的(de)粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎(hū)不会(huì)与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大(dà)利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个(gè)三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们(men)所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室(shì)是(shì)一样(yàng)的(de)。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚(gāng)刚(gāng)建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)齿轮计算公式汇总，齿轮全齿高计算公式发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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