宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家们发(fā)现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到星系(xì)或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学(xué)家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测(cè)量后发星系团(tuán)的(de)质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中很多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力(lì)是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星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(xīng)在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测(cè)的(de)结果却(què)让人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们(men)通过射(shè)电望远镜测(cè)量了距(jù)离星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现了(le)一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量却(què)只(zhǐ)有银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在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理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科(kē)学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些(xiē)现象的(de)除了(le)暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就是人类对(duì)引力(lì)的理(lǐ)解还不够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们(men)的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的(de)其他的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质(zhì)量(liàng)区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片(piàn)，在照片(piàn)中(zhōng)我们(men)可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也(yě)不是韦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伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力(lì)透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分离(lí)后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域提取和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释了(le)很多不同(tóng)的观(guān)测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见(jiàn)、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除(chú)了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以来(lái)，这里(lǐ)的科学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也(yě)可能有其(qí)他(tā)的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第(dì)一(yī)个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提(tí)供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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