宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据(jù)，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往后的(de)几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一(yī)定有未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范围。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的数据是(shì)测量各(gè)个(gè)星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系(xì)团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的(de)过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多(duō)星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距离(lí)中心(xīn)越(yuè)远的恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道(dào)上(shàng)的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的(de)氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太(tài)阳系的(de)运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度的原(yuán)因很可(kě)能就是存在着一种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原(yuán)因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银(yín)河系不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数量(liàngcos2x等于多少二倍角公式，cos2x等于多少公式)却只有(yǒu)银(yín)河(hé)系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必(bì)须(xū)存在(zài)暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学(xué)定律来解(jiě)释的(de)。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们(men)的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个(gè)质(zhì)量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发(fā)现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的(de)碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于(yú)可以畅通cos2x等于多少二倍角公式，cos2x等于多少公式无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图(tú)像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量值，我们(men)需要的(de)暗物质(zhì)大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们(men)已经提出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自199cos2x等于多少二倍角公式，cos2x等于多少公式7年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科(kē)学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信(xìn)号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着(zhe)银河(hé)系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年(nián)则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差异(yì)也可能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了(le)一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节(jié)与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个(gè)关(guān)键的用途(tú)就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星(xīng)上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物(wù)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力！

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