宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的(de)天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见(jiàn)光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速(sù)度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒(héng)星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那(nà)么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很(hěn)可能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚(jù)集(jí)在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项(xiàng)新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对(duì)彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现也让很多(duō)人认为暗物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们(men)可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上(shàng)的(de)观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的(de)部分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二(èr)值图像进行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需(xū)要的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一(yī)个(gè)简单(dān)的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很(hěn)多不同的观(guān)测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不(bù)参(cān)与任何其他(tā)的(de)电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的(de)实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物(wù)质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了2050mg等于多少g 头孢50mg和125mg哪个多多年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲了(le)太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度(dù)在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性(xìng)信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的(de)水(shuǐ)分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符(fú)合这个(gè)周期的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗(àn)物(wù)质流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室刚50mg等于多少g 头孢50mg和125mg哪个多刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提(tí)供相应(yīng)的数(shù)据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室(shì)粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极(jí)有可(kě)能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不(bù)会(huì)意味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支持是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

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