宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们在过去(qù)的几十年当中进行了飞机手提7kg超重怎么办，随身行李超重有人管吗超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律(lǜ)的(de)时(shí)候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星运(yùn)行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成就的(de)例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上(shàng)升到(dào)星系(xì)或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质(zhì)量一(yī)般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是动力学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团(tuán)中(zhōng)的各个(gè)星系相对于(yú)星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发(fā)座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团(tuán)之(zhī)外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时(shí)的人(rén)们对(duì)这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在(zài)观测仙女座星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒(héng)星的(de)旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方飞机手提7kg超重怎么办，随身行李超重有人管吗(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释(shì)这个(gè)现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出(chū)现速(sù)度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现了一个(gè)反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系(xì)的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是(shì)，它的(de)附近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除(chú)了(le)暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可(kě)能在不(bù)同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则(zé)是(shì)不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百万光年(nián)的(de)规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)需要(yào)对现在的(de)物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他的(de)理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会(huì)导致温度的(de)急(jí)剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证(zhèng)它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样(yàng)极遥远的(de)天(tiān)体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物(wù)质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了(le)各(gè)相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区域，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前(qián)景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通(tōng)域(yù)提取和(hé)标记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗(àn)物(wù)质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不(bù)参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到底(dǐ)是什么？科(kē)学(xué)家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同(tóng)。在过去(qù)的(de)几十年当中，人(rén)类为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规(guī)物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除了(le)一个地方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最大的地学飞机手提7kg超重怎么办，随身行李超重有人管吗实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河(hé)系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的(de)速(sù)度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会(huì)产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地(dì)球(qiú)围绕(rào)太阳的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的方向是(shì)一(yī)致的，而另(lìng)外(wài)半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个周(zhōu)期的(de)规(guī)律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立(lì)了(le)一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在(zài)这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪(yí)器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于(yú)探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应(yīng)，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生(shēng)，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这(zhè)样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质(zhì)存在的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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