宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了(le)寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们(men)在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发(fā)现(xiàn)了海王星(xīng)的存(cún)在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们(men)上升到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基(jī)正在研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是(shì)测量各个星系的(de)光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度(dù)比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不(bù)发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们会使(shǐ)用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的(de)原(yuán)因很可(kě)能就是存在着一(yī)种我们看不到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的(de)恒星数(shù)量却只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存在(zài)暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用最先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物(wù)质，已经(jīng)被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之(zhī)间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入(rù)了外部(bù)场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对(duì)现在的物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们(men)可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥(yáo)远的(de)天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量(liàng)区域(yù)并不(bù)是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团的(de)引力透镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景(jǐng)背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提(tí)取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的(de)暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找到(dào)这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实验室(shì)，这个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗(àn)物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太(tài)阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成这种硝酸锌化学式怎么写出来的，硝酸锌化学式子年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在(zài)南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的(de)非常有力(lì)的证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但它的(de)宽视硝酸锌化学式怎么写出来的，硝酸锌化学式子场仪(yí)器提供的(de)视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么(m硝酸锌化学式怎么写出来的，硝酸锌化学式子e)遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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