宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质量的(de)计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光谱红移测量星系团(tuán)中的(de)各(gè)个星(xīng)系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味(wèi)着，后(hòu)发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量(liàng)所产生的引力(lì)是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没(méi)有(yǒu)足够大的(de)质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系(xì)中(zhōng)心更远(yuǎn)距离(lí)的氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是(shì)存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度(dù)上(shàng)的微(wēi)小差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最先进的(de)望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造成(chéncac2制取c2h2，cac2形成过程电子式g)这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可能就(jiù)是人(rén)类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间(jiān)的相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对(duì)于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在(zài)数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大(dà)部(bù)分的普通质(zhì)量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们(men)通(tōng)过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和(hé)我们地球(qiú)上的观(guān)测者(zhě)之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引(yǐn)力(lì)透镜(jìngcac2制取c2h2，cac2形成过程电子式)效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红(hóng)色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的(de)区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前(qián)景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像(xiàng)进(jìn)行(xíng)连(lián)通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后(hòu)发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用cac2制取c2h2，cac2形成过程电子式了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好地解释了(le)很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中(zhōng)会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时(shí)间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银(yín)河(hé)系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这(zhè)可(kě)以用来(lái)解释，研究人(rén)员们(men)所观测(cè)到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和(hé)第一个实验室(shì)是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动(dòng)力！

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