宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何(hé)会存(cún)在(zài)科学无(wú)法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去(qù)的(de)几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大(dà)天文(wén)成就的(de)例子。但是这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们(men)上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的(de)过(guò)程(chéng)中，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见(jiàn)星系的(de)质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)鞋子235码数是多少，鞋子235是什么码？却(què)占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星(xīng)在其轨(guǐ)道(dào)上的运(yùn)行速(sù)度就(jiù)会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结(jié)果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)。科(kē)学(xué)家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个现象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不多(duō)，但(dàn)是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科(kē)学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的鞋子235码数是多少，鞋子235是什么码？方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物(wù)质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存(cún)在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片(piàn)，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹(dàn)星鞋子235码数是多少，鞋子235是什么码？(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量区(qū)域并不(bù)是在中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需(xū)要的暗物质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不(bù)同(tóng)的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就(jiù)相(xiāng)当(dāng)于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出(chū)了(le)数(shù)十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要的(de)实验(yàn)方式也(yě)不相同。在(zài)过去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的(de)数据(jù)收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的(de)方向是一(yī)致的(de)，而(ér)另(lìng)外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地(dì)球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿(shī)度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一(yī)样(yàng)的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)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(duì)于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命进化(huà)的一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过(guò)这样的效(xiào)应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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