宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的(de)几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没(méi)有发(fā)现任何的(de)有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往(wǎng)后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符(fú)合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在(zài)。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系或者是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个星(xīng)系的(de)光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出(chū)了这(zhè)样(yàng)部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的(de)恒星(xīng)在其(qí)轨(guǐ)道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观(guān)测的结果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离(lí)星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了(le)距离星系(xì)中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速(sù)度(dù)应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的(de)速度(dù)，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新(xīn)的(de)研(yán)究(jiū)当中，科学(xué)家们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也(yě)会出现速度上的(de)微(wēi)小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是(shì)可以用正常的(de)物质(zhì)和(hé)力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大(dà)星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们(men)的(de)轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万(wàn)光年(nián)的规(guī)模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关于暗(àn)物(wù)质存在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德(dé)理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的(de)子弹(dàn)星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部分的(de)质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过(guò)什么(me)来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的(de)高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这些星系(xì)本(běn)身并不(bù)是(shì)真的(de)被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观(guān)测的(de)时候，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的(de)理(lǐ)论(lùn)证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于(yú)可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较高(gāo)的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们(men)之间的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域提取和标记之(zhī)后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形(xíng)看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)台湾swag是什么，swag是什么意思什么梗是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不台湾swag是什么，swag是什么意思什么梗参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用的“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(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学(xué)实验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三(sān)层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测(cè)到了(le)某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情(qíng)。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每(měi)年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员(yuán)们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差异也(yě)可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到(dào)相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据(jù)了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以(yǐ)截至目(mù)前(qián)还(hái)无法(fǎ)提供(gōng)相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一(yī)台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一(yī)步的证(zhèng)实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的动力(lì)！

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