宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科(kē)学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通(tōng)过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推(tuī)算并且发(fā)现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座(zuò)星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并不以可见光的(de)形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多(duō)星(xīng)系的速(sù)度(dù)比理(lǐ)论上(shàng)要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星(xīng)系的质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生的引(yǐn)异丁烯结构式图片，异丁烯结构式怎么写力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内的，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样部(bù)分不(bù)可见的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福(fú)特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中如(rú)果没(méi)有(yǒu)足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物(wù)质的(de)存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的(de)旋(xuán)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入(rù)其(qí)中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不(bù)到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的(de)存在(zài)。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的(de)质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何星系(xì)存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的(de)理解还(hái)不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到(dào)星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是不同的方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数(shù)百万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大部分的(de)质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地(dì)看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯(bó)望远镜出了(le)什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下(xià)了(le)各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度(dù)会(huì)减小，才(cái)变得(dé)看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个(gè)简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很多(duō)不(bù)同(tóng)的(de)观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着某种类型的粒子(zi)，它们(men)不参(cān)与任何其(qí)他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不(bù)会与常(cháng)规(guī)物质相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除(chú)了一(yī)个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周(zhōu)期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探(tàn)测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又(yòu)恰好(hǎo)达到了(le)最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来异丁烯结构式图片，异丁烯结构式怎么写解释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的(de)情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客的(de)数(shù)量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验(yàn)室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪(yí)器(qì)提供的(de)视野是哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会(huì)不会意味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。那么(me)小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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