宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么(m减肥期间能吃饺子吗午餐，10个饺子相当于几碗饭e)？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科(kē)学家们在(zài)过去的(de)几十年当中进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王(wáng)星的(de)存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发(fā)现都(dōu)是(shì)应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得(dé)重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是(shì)在恒(héng)星系统的(de)尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可(kě)见星系的(de)质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出(chū)了(le)这样部(bù)分不可(kě)见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒(héng)星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测(cè)量了(le)距离星系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们(men)的(de)旋转速(sù)度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计(jì)算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们(men减肥期间能吃饺子吗午餐，10个饺子相当于几碗饭)看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的(de)研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的(de)存在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动(dòng)是(shì)可(kě)以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是(shì)不同的(de)，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在行星系(xì)尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升到(dào)星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理(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(zhè)些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于(yú)暗(àn)物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大(dà)的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的(de)质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提(tí)出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的(de)目标粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中每年(nián)都(dōu)是一样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快的时段。而(ér)在(zài)11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平(píng)面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期(qī)性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成减肥期间能吃饺子吗午餐，10个饺子相当于几碗饭这种年度周期(qī)信号的(de)差异也(yě)可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的(de)数量也符(fú)合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运(yùn)动特征和(hé)第(dì)一个(gè)实(shí)验(yàn)室(shì)是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以得到(dào)相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还(hái)无(wú)法提供相应(yīng)的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了(le)。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们(men)极(jí)有(yǒu)可(kě)能(néng)拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行(xíng)星上(shàng)，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是(shì)要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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