宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的(de)长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规(guī)律。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来(lái)，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定(dìng)有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星运行(xíng)轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天(tiān)文(wén)成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中(zhōng)，可(kě)当我们(men)上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千(qiān)个(gè)星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，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到两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获(huò)得(dé)其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速(sù)度比理(lǐ)论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是无(wú)法将它们束缚(fù)在星系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力(lì)量(liàng)来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(函数奇偶性加减乘除判定口诀，指数函数奇偶性的判断口诀guāng)、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大(dà)部分(fēn)的(de)质量。只是当(dāng)时的人们对这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次(cì)出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却(què)让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的(de)物(wù)质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科(kē)学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的(de)详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释的。那么(me)又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了(le)暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作(zuò)用则是不(bù)同的(de)方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引入(rù)了(le)外部场效应的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星(xīng)系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中间区(qū)域。那么我们(men)通过(guò)什(shén)么来(lái)验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好(hǎo)的(de)解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的(de)质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的(de)本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们(men)不参(cān)与任何其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)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(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个(gè)三(sān)层(céng)楼高的(de)探测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信号(hào)。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人们(men)发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物(wù)质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味(wèi)着我们(men)也在(zài)以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环绕(rào)银(yín)河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地(dì)球穿(chuān)越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成(chéng)这(zhè)种年(nián)度周期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节与之前(qián)的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力(lì)的(de)证据了(le)。但是(shì)由(yóu)于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对(duì)于(yú)探测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！函数奇偶性加减乘除判定口诀，指数函数奇偶性的判断口诀p>

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