宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在(zài)的证据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有(fio2吸氧浓度计算公式中的4是什么意思，氧合指数的计算公式yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的规(guī)律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星(xīng)的存(cún)在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在(zài)起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观(guān)测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距(jù)离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它(tā)们，这些外(wài)围的(de)恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们会(huì)使用一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们(men)看不到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可(kě)以解释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原因。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星(xīng)系的(de)暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗(àn)物(wù)质的假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一(yī)种可(kě)能就是人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规(guī)模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部(bù)分(fēn)的(de)普通质量(liàng)都在星系(xì)的(de)气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变fio2吸氧浓度计算公式中的4是什么意思，氧合指数的计算公式。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨(jù)大(dà)的(de)天体可能(néng)是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系(xì)团观(guān)测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这(zhè)个区(qū)域(yù)，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。<fio2吸氧浓度计算公式中的4是什么意思，氧合指数的计算公式/p>

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前(qián)景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就(jiù)是(shì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什(shén)么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不(bù)相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过50次的实(shí)验，却(què)没有(yǒu)任何(hé)实质(zhì)性的(de)发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么(me)暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行(xíng)移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了(le)最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的(de)季节与之前(qián)的实验室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪(yí)器提供的(de)视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一(yī)个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要(yào)先找到(dào)暗(àn)物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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