宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科1h等于多长时间怎么算，1h等于多少时间学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律的(de)时候(hòu)，他们就会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的(de)物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨(cí)兹(zī)威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各(gè)个星系相(xiāng)对(duì)于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来(lái)解释暗物质的(de)存(cún)在(zài)，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星(xīng)系(xì)中心更(gèng)远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速(sù)度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须(xū)存在(zài)暗(àn)物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进(jìn)的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的(de)物(wù)质(zhì)和力(lì)学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星系(xì)尺度(dù)中的天(tiān)体会沿(yán)着(zhe)它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的(de)质量将(jiāng)位于(yú)所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域(yù)并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧(cè)。所以最(zuì)好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直接通过(guò)了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了(le)各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学(xué)家(jiā)们通(tōng)过(guò)对前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图(tú)像进(jìn)行连通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声称观测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一(yī)些科(kē)学家认为(wèi)这可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕着(zhe)银河系(xì)进行移(yí)动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)我们(men)也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们(men)所观测到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可能(néng)有其他(tā)的情(qíng)况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大利游客的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之(zhī)前(qi1h等于多长时间怎么算，1h等于多少时间án)的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过这样的(de)效应(yīng)创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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