宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但(dàn)是却(què)没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们(men)上(shàng)升到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

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

第二种是(shì)动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团之外(wài)了，除非(fēi)有一(yī)种神秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们(men)对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们(men)观测的结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们(men)的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的(de)原因很(hěn)可能(néng)就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星(xīng)系必须(xū)存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团裤子72a是多大尺码 裤子72a和76a差别大吗的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的(de)规模(mó)上，巨大(dà)的(de)质量(liàng)之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在(zài)的其他(tā)的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年(nián)的子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这(zhè)样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个(gè)区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二(èr)值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这(zhè)样的(de)，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的(de)5倍(bèi)。这个数字(zì)与解(jiě)释星系(xì)当(dāng)中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的(de)暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不(bù)参与任何(hé)其(qí)他(tā)的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在(zài)20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一些科裤子72a是多大尺码 裤子72a和76a差别大吗学家认(rèn)为这可能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物(wù)质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河(hé)系的平(píng)面呈现了(le)60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们(men)所观测到的周期(qī)性信号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立(lì)了(le)一个(gè)几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里的季(jì)节(jié)与(yǔ)之(zhī)前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常有力的(de)证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关(guān)键的(de)用途就是探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能(néng)拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实，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)某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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