宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他(tā)们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过(guò)引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的各个(gè)星系相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是(shì)“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不(bù)以可见(jiàn)光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发甲醚的结构式是什么什么形状，甲醚的结构简式怎么写散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词(cí)才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学(xué)家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符(fú)合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动(dòng)是(shì)可(kě)以用正常的物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成(chéng)这(zhè)些(xiē)现象的(de)除(chú)了暗(àn)物(wù)质的假说(shuō)之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方式(shì)是(shì)不(bù)同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它(tā)们的轨(guǐ)道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系(xì)团之间的(de)相互(hù)作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终(zhōng)结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物质存(cún)在的(de)其(qí)他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太(tài)空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)观测(cè)的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解甲醚的结构式是什么什么形状，甲醚的结构简式怎么写释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力(lì)透(tòu)镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的(de)理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，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(hòu)，这些(xiē)光在(zài)宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色(sè)的部分(fēn)表示(shì)温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进(jìn)行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通(tōng)物质的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过(guò)引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个(gè)实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学(xué)家声称观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们(men)也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太(tài)阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在(zài)南半球建立了(le)一(yī)个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过(guò)暗物(wù)质(zhì)流的运动(dòng)特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还(hái)无(wú)法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实(shí)验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支(zhī)持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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