宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行(xíng)轨道(dào)出(chū)现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定(dìng)律的(de)时(shí)候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系(xì)或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于(yú)星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测(cè)量结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它们(men)束(shù)缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来(lái)源于某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样的一种说法(f香港割让是什么条约谁签字，香港割让是什么条约多少年ǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测(cè)的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的(de)距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中(zhōng)。

于(yú)是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度(dù)应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力(lì)效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科(kē)学家根(gēn)据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否(fǒu)则(zé)就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律来解释的(de)。那(nà)么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质(zhì)，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对(duì)引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系(xì)和(hé)星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们(men)通过什么(me)来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实(shí)这些(xiē)星系本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在了(le)中间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力(lì)透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在(zài)的(de)迄今为(wèi)止最好的(de)理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它(tā)们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒(lì)子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在(zài)的香港割让是什么条约谁签字，香港割让是什么条约多少年实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们已经(jīng)提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需(xū)要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大(dà)利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个(gè)三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多(duō)年(nián)的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年(nián)当(dāng)中每年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系(xì)进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们(men)也(yě)在以这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的方向正好达(dá)到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了(le)一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验(yàn)室(shì)是(shì)一样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA香港割让是什么条约谁签字，香港割让是什么条约多少年将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一种(zhǒng)神秘(mì)的效(xiào)应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进(jìn)一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的(de)大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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