宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在(zài)摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系(xì)或者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系(xì)的光度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个(gè)星(xīng)系(xì)相对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原因。在(zài)一(yī)项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速(sù)度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一。

所以75g牛奶等于多少ml，75g牛奶等于多少毫升在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质(75g牛奶等于多少ml，75g牛奶等于多少毫升zhì)和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入(rù)了(le)外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的(de)物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气(qì)体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什(shén)么(me)来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在(zài)照片中我们(men)可以明(míng)显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是(shì)真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个(gè)质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了(le)扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到(dào)的质量(liàng)气(qì)体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际(jì)上(shàng)它(tā)们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)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(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒(lì)子(zi)到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称(chēng)观测到了(le)某种信号(hào)。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了(le)一(yī)个(gè)有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的(de)方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的，而另(lìng)外(wài)半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信(xìn)号(hào)的(de)差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数(shù)量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在(zài)通过(guò)这(zhè)样的效应(yīng)创造(zào)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际(jì)证据。那么小伙伴(bà75g牛奶等于多少ml，75g牛奶等于多少毫升n)们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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