宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在的(de)证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家们在过去(qù)的(de)几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)的(de)时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一(yī)定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的(de)例子。但(d排列组合公式a和c计算方法例题，排列组合公式a和c计算方法一样吗àn)是(shì)这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团(tuán)的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的(de)质(zhì)量(liàng)所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就排列组合公式a和c计算方法例题，排列组合公式a和c计算方法一样吗(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非有一(yī)种神秘的(de)力量(liàng)在起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一(yī)次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度(dù)就会(huì)越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个(gè)实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很(hěn)可能就(jiù)是存(cún)在着一种我(wǒ)们(men)看不到的(de)物质，是这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的(de)研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存(cún)在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的(de)望远镜对其(qí)进行了(le)40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可(kě)以用正常的(de)物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是(shì)上(shàng)升到(dào)星系和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正(zhèng)，这(zhè)些发(fā)现也(yě)让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大(dà)部分的普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可以明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的(de)观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两边(biān)形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的(de)引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后的二(èr)值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不(bù)应该是这样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着(zhe)某种类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它(tā)们(men)不参(cān)与(yǔ)任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人(rén)类为了(le)寻找这(zhè)些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个(gè)三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的(de)数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利(lì)游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的(de)季节(jié)与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的(de)用途就(jiù)是探索(suǒ)暗(àn)物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测的(de)结(jié)果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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