宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质三角形的边长公式小学，等边三角形的边长公式”？暗物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们(men)在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的(de)异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒(héng)星(xīng)系(xì)统的(de)尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚(fù)在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一(yī)般(bān)会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可(kě)以确(què)定(dìng)其(qí)质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的(de)光度(dù)。

第二(èr)种是动力(lì)学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星系(xì)相(xiāng)对于星(xīng)系团的运(yùn)动速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上(shàng)要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星系(xì)的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分(fēn)不(bù)可见的(de)暗质，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的(de)人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒(héng)星(xīng)早就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于(yú)银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的(de)研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是(shì)唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研(yán)究当中(zhōng)，科学(xué)家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的(de)恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对(duì)其(qí)进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系(xì)存(cún)在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一(yī)种可能就是人类对引力(lì)的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的(de)天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生(shēng)三角形的边长公式小学，等边三角形的边长公式对(duì)彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味着我们需(xū)要对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时(shí)候，星际气体(tǐ)的(de)相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上的(de)观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测(cè)到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研(yán)究也被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了(le)各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物(wù)质的(de)增(zēng)加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的暗(àn)物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的(de)暗物(wù)质(zhì)比例是一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在(zài)着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任何(hé)其他的(de)电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数(shù)十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们(men)已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个实(shí)验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质粒子(zi)的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测(cè)到(dào)了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这三角形的边长公式小学，等边三角形的边长公式个过程中会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一(yī)致，这(zhè)是理论上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然也(yě)可能(néng)有其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的(de)实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实(shí)验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到(dào)相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进(jìn)化的(de)一(yī)个(gè)重要(yào)因(yīn)素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到(dào)进(jìn)一步的证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物(wù)质(zhì)到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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