宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的(de)例子(zi)。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正(zhèng)在研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力学(xué)质(zhì)量的(de)计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形式所存(cún)在，我们(men)无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形的物(wù)质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不(bù)可(kě)见的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的(de)质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入(rù)其(qí)中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银(yín)河系(xì)旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗物(wù)质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯一(yī)可以解释(shì)这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的微小差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学(xué)家还(hái)发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系(怎么测信息素，免费测abo性别和信息素气味xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银(yín)河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用(yòng)最先进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)是可以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物(wù)质，已经被(bèi)附近(jìn)的(de)另(lìng)一个大(dà)星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在(zài)不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工(gōng)作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着(zhe)在行(xíng)星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间(jiān)的(de)相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我们(men)通过什么(me)来验证它的质量区域到底是(shì)不是集(jí)中(zhōng)在(zài)中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是(shì)真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上(shàng)的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而随着(zhe)暗物质(zhì)怎么测信息素，免费测abo性别和信息素气味的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要的实(shí)验方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却(què)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，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们(men)发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年(nián)都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能(néng)是人类(lèi)发现暗(àn)物质(zhì)的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的(de怎么测信息素，免费测abo性别和信息素气味)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银(yín)河系(xì)的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测(cè)到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其(qí)他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学(xué)家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运(yùn)动特征和第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前(qián)还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的(de)望(wàng)远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥有(yǒu)另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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