宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么(me)？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存(cún)在(zài)的(de)证据(jù)，科(kē)学家们在(zài)过(guò)去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的(de)质(zhì)量(liàng)。这是(shì)一(yī)个由(yóu)数千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一(yī)般会(huì)使用到(dào)两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了(le)，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的(de)是(shì)，在(zài)测(cè)量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们(men)对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才(cái)再一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的(de)方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以上这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外5k是多少钱 5k是什么意思恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家还引(yǐn)入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗(àn)物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在(zài)理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分的(de)质(zhì)量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而5k是多少钱 5k是什么意思是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过(guò)了这个区(qū)域，并在(zài)两(liǎng)边形成了(le)引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相(xiāng)同性(xìng)的(de)微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的(de)测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么(me)？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没(méi)有任何(hé)实(shí)质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地(dì)学(xué)实(shí)验(yàn)室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了(le)20多年的(de)数据收集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效(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(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可(kě)能(néng)是(shì)温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第一个实(shí)验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常有力的(de)证据了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实(shí)验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的(de)科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极(jí)有可(kě)能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持(chí)是我更新的动力(lì)！

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