宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“美国各州的缩写是什么，美国各州缩写英文字母暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的(de)证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天(tiān)文学家们(men)发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗里茨兹(zī)威(wēi)基正(zhèng)在研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星(xīng)系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质(zhì)量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无(wú)法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们(men)对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但是他们(men)观(guān)测(cè)的结果却让人感到不可(kě)思议(yì)。

随(suí)着与(yǔ)中心距(jù)离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够大的(de)质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量(liàng)星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的(de)第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可(kě)能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也(yě)是从(cóng)这时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微(wēi)小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一(yī)个反常(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(hé)系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的(de)恒(héng)星数(shù)量(liàng)却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必须存在(zài)暗物(wù)质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就是(shì)人(rén)类对(duì)引力的理解还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们(men)所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发(fā)现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就(jiù)会导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分(fēn)的(de)质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)传回了(le)宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系(xì)本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们(men)地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的(de)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(jìng)效(xiào)应。这个(gè)巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发(fā)生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物质存(cún)在(zài)的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间(jiān)的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子所需要的(de)实验(yàn)方(fāng)式也不(bù)相同(tóng)。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却(què)没(méi)有任何(hé)实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测(cè)率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况，造(zào)成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在(zài)南半球建(jiàn)立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我(wǒ)们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞生(shēng)，或者(zhě)美国各州的缩写是什么，美国各州缩写英文字母说是生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步(bù)的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么小伙(huǒ)伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们(men)觉得(dé)暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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