宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存在的(de)证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天体(tǐ)通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得(dé)重大天文(wén)成就的例(lì)子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红(hóng)移测(cè)量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光的(de)形(xíng)式(shì)所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐(yǐn)形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在(zài)观测(cè)仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来(lái)解释(shì)暗(àn)物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的(de)结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银(yín)河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的物质，是(shì)大疆无人机的电机是哪个国家的品牌 大疆是国企还是私企这些暗物(wù)质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开(kāi)始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星系外恒(héng)星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度，估算在星(xīng)系(xì)当(dāng)中暗(àn)物(wù)质的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系(xì)不多(duō)，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科(kē)学家(jiā)们使用最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其(qí)进(jìn)行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对引(yǐn)力的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入了(le)外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也(yě)让很多(duō)人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗(àn)物质存在(zài)的(de)其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中间(jiān)区(qū)域。那么我们(men)通(tōng)过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这(zhè)些星系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上(shàng)的(de)观(guān)测者之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实(shí)际上(shàng)它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分(fēn)之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所需要大疆无人机的电机是哪个国家的品牌 大疆是国企还是私企的暗(àn)物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的(de)存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提(tí)出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的(de)实(shí)验方式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可能是(shì)人类(lèi)发(fā)现暗(àn)物(wù)质的第(dì)一(yī)个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的(de)方向正好达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是理论上(shàng)地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其(qí)他的(de)情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的(de)差异也(yě)可(kě)能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的(de)实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力(lì)的证(zhèng)据了(le)。但是由(yóu)于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子天(tiān)体物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀(大疆无人机的电机是哪个国家的品牌 大疆是国企还是私企pò)和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的(de)诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支(zhī)持(chí)是我更新的动力(lì)！

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