宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实(shí)验，但是(shì)却(què)没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲学数(shù)学(x40目筛网孔径是多少毫米 40目筛网孔径多大ué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的规(guī)律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各(gè)个星系(xì)的光度(dù)。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很多(duō)星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生的(de)引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它们束(shù)缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时的(de)人们对(duì)这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一顾40目筛网孔径是多少毫米 40目筛网孔径多大。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度(dù)就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却(què)让人感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距(jù)离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的(de)力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应(yīng)该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物(wù)质的质量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银(yín)河(hé)系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则是不(bù)同的(de)方式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场效应的(de)概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量之(zhī)间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在星系(xì)40目筛网孔径是多少毫米 40目筛网孔径多大的(de)气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大(dà)部(bù)分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么(me)来(lái)验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们(men)可(kě)以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地(dì)球(qiú)上(shàng)的(de)观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的(de)东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可(kě)能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就(jiù)是(shì)当(dāng)星(xīng)团(tuán)发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开(kāi)始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留(liú)下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。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(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所需要(yào)的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释(shì)了(le)很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任(rèn)何其他(tā)的(de)电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物(wù)质存在的(de)实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经进行了(le)超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测(cè)器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可(kě)能(néng)是人类发现暗(àn)物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个(gè)过(guò)程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而(ér)另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在(zài)南半(bàn)球(qiú)建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地(dì)球(qiú)穿过(guò)暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以(yǐ)待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效(xiào)应(yīng)创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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