宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过(guò)去的(de)几十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的(de)长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后(hòu)的(de)几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们(men)发(fā)现(xiàn)某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星(xīng)、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用(yòng)万(wàn)有引周冬雨高考成绩是多少分，周冬雨高考分数是多少力定律所取得重大天文成就(jiù)的(de)例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的(de)质(zhì)量(liàng)一般(bān)会使用到(dào)两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

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

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是科学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相(xiāng)信(xìn)暗(àn)物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度(dù)，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星数量却(què)只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定律(lǜ)来(lái)解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的(de)除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是上升周冬雨高考成绩是多少分，周冬雨高考分数是多少到星系(xì)和星(xīng)团的(de)尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此终结(jié)。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系(xì)的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在的(de)中间区(qū)域(yù)。那么我们(men)通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观(guān)测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们(men)对子弹星系团观(guān)测的(de)时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了(le)这(zhè)个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系(xì)团的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示(shì)相对较(jiào)冷的(de)区(qū)域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过(guò)对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的(de)，而随(suí)着(zhe)暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质(zhì)大(dà)约是普通物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们(men)不参(cān)与任(rèn)何其他(tā)的电磁(cí)作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子(zi)到(dào)底是什么(me)？科学家(jiā)们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探(tàn)测(cè)器(qì)，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发(fā)现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达(dá)到(dào)峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低，而且周冬雨高考成绩是多少分，周冬雨高考分数是多少在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这(zhè)可能(néng)是人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个(gè)几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物(wù)理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一(yī)步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)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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