宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解(jiě)释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们(men)就会(huì)知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文(wén)成(chéng)就的(de)例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的(de)质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中如果(guǒ)没有(yǒu)足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒(héng)星(xīng)早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了(le)距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到(dào)的(de)物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度上的微小差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千(qiān)分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了(le)40个(gè)小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的(de)工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味(wèi)着(zhe)在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的(de)相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有关(guān)于(yú)暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星(4斤是多少克，0.4斤是多少克xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度的(de)急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可以明显地(dì)看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身并(bìng)不(bù)是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了(le)什(shén)么问题(tí)，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的(de)增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存在的(de)实(shí)际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标(biāo)粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不(bù)相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的(de)时(shí)间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况(kuàng)中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号(hào)的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验(yàn)室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节与(yǔ)之前的(de)实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实(shí)验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力(lì)的(de)证据了(le)。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截(jié)至目(mù)前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一(yī)个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是(shì)生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质(zhì)会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤(gū)单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！<4斤是多少克，0.4斤是多少克/p>

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