宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自甲醚的结构式是什么什么形状，甲醚的结构简式怎么写然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们(men)发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是(shì)一个由(yóu)数千(qiān)个星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结(jié)果却(què)让人(rén)感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的(de)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(zhōng)暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是(shì)可以用正常的物质和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来(lái)解释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一(yī)种可(kě)能就是(shì)人类对(duì)引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数(shù)百万光年(nián)的(de)规(guī)模(mó)上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他的(de)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似(shì)这样的(de)星团，它(tā)们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些(xiē)气体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区(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(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出(chū)了(le)什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后(hòu)更遥(yáo)远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的(de)区域(yù)，蓝色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的(de)目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然后(hòu)在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可能(néng)是(shì)人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质(zhì)会(huì)产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着银河(hé)系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的(de)速(sù)度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ甲醚的结构式是什么什么形状，甲醚的结构简式怎么写)有半年(nián)的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可(kě)以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗(àn)物(wù)质所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证据(jù)了(le)。但是(sh甲醚的结构式是什么什么形状，甲醚的结构简式怎么写ì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天体(tǐ)物(wù)理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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