宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的(de)？为何(hé)会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动它(tā)的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得(dé)重(zhòng)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(dù)当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。xl是多大码的衣服 xl可以穿到多少斤

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发星系团的(de)质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要(yào)的数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发(fā)座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速度(dù)的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多(duō)星(xīng)系的速(sù)度比理论上(shàng)要快得(dé)多(duō)，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基(jī)提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙(xiān)女座星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人(rén)感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星(xl是多大码的衣服 xl可以穿到多少斤xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的(de)原因很可能就是(shì)存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗(àn)物质的(de)存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的(de)质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不(bù)是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先(xiān)进(jìn)的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星(xīng)系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外(wài)，另一(yī)种(zhǒng)可(kě)能就是人(rén)类对(duì)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(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的规(guī)模上，巨大的(de)质量(liàng)之间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的(de)其他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距(jù)离为(wèi)37亿光年的(de)子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验证它的(de)质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留(liú)下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过(guò)对前景背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的(de)观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的(de)电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到(dào)这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些(xiē)不同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物质相互(hù)作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数(shù)据(jù)收集，人们(men)发现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些科(kē)学(xué)家认为这可(kě)能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质会(huì)产(chǎn)生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着(zhe)我们也(yě)在以(yǐ)这样(yàng)的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了(le)最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用途就(jiù)是(shì)探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研(yán)究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会(huì)意味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落(luò)的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新的动力(lì)！

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