宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们(men)在过去的(de)几十(shí)年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天(tiān)文学家们(men)发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文(wén)成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系(xì)统的(de)尺度当(dāng)中，可(kě)当我们(men)上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得毛豆几月份成熟上市 毛豆是药材吗其"光度学(xué)的(de)质(zhì)量"，需要的(de)数据是测(cè)量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红(hóng)移(yí)测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个(gè)星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系(xì)团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的(de)质量所产生(shēng)的(de)引(yǐn)力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外(wài)了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的(de)人(rén)们对(duì)这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体毛豆几月份成熟上市 毛豆是药材吗(tǐ)在(zài)X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是(shì)科学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的(de)质量(liàng)占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个(gè)反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先(xiān)进的(de)望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用正常(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)暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部(bù)场效应的(de)概念，指的(de)是在数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗(àn)物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通过什么(me)来验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区(qū)域到底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的(de)东西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团观(guān)测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域(yù)，并在(zài)两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不(bù)同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来(lái)相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了(le)数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地(dì)学实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测(cè)到了(le)某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的(de)数(shù)据(jù)收(shōu)集，人们发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有趣的(de)事情(qíng)。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到(dào)最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些科学(xué)家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是毛豆几月份成熟上市 毛豆是药材吗一(yī)致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解(jiě)释，研(yán)究人员们所观测到(dào)的周期(qī)性信号(hào)。当然(rán)也可(kě)能有其(qí)他的情(qíng)况，造(zào)成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的数(shù)量也(yě)符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还(hái)无法提供相应(yīng)的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物(wù)理(lǐ)中心的(de)科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存(cún)不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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