宇宙是“人(rén)为(wèi)制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲(zhé)学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王(wáng)星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在(zài)一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是利用光2023年初一什么时候军训，初一什么时候军训2022(guāng)谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上(shàng)要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛顿(dùn)的(de)运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被(bèi)抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除(chú)非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是(shì)它(tā)们(men)却(què)占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们(men)对这(zhè)样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的(de)运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为2023年初一什么时候军训，初一什么时候军训2022是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的(de)引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效(xiào)应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存在(zài)暗(àn)物质，否则(zé)就(jiù)会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学(xué)定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被(bèi)附(fù)近(jìn)的另一个(gè)大(dà)星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质(zhì)假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的(de)理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的(de)质(zhì)量将(jiāng)位(wèi)于所(suǒ)有这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们(men)可(kě)以明显地看到很(hěn)多星(xīng)系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区(qū)域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些(xiē)光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们(men)通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多(duō)不(bù)同的观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行(xíng)了(le)超过(guò)50次的(de)实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力(lì)于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学(xué)家声称观测(cè)2023年初一什么时候军训，初一什么时候军训2022到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最(zuì)低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们(men)所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能(néng)有其(qí)他的(de)情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南半球建立(lì)了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节(jié)与之(zhī)前的(de)实验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流(liú)的运动(dòng)特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非(fēi)常有力的(de)证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存(cún)在，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更(gèng)新的(de)动力！

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