宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天(tiān)文(wén)成就的例子(zi)。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质(zhì)量的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星(xīng)系的(de)质量所(suǒ)产生(shēng)的(de)引(yǐn)力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它(tā)们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科(kē)学家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的(de)力(lì)量进(jìn)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(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太(tài)阳系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可(kě)能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学(xué)家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家们(men)使用最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星(xīng)系(xì)的(de)暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪的(de)是，它(tā)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假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在(zài)行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着(zhe)它们(men)的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系(xì)和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入(rù)了外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分的(de)质量将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过什么(me)来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和(hé)我们(men)地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本正负数加减法则顺口溜有哪些题目，正负数加减法则顺口溜有哪些呢(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需(xū)要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年的(de)数据(jù)收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的(de)事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个(gè)周期的规律。

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所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动特征和第(dì)一(yī)个实(shí)验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有正负数加减法则顺口溜有哪些题目，正负数加减法则顺口溜有哪些呢力的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着人(rén)类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先找(zhǎo)到(dào)暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

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