宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造纯棉和内裤莫代尔的哪个好，纯棉和内裤莫代尔有什么不同”的(de)？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的(de)规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们(men)就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的(de)天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的(de)速度(dù)比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量(liàng)所(suǒ)产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天(tiān)文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种相对(duì)标准的(de)方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系(xì)中心的(de)距离，以(yǐ)及(jí)在(zài)Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速度(dù)，那么产(chǎn)生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度(dù)的(de)原因很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚(jù)集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中(zhōng)暗(àn)物质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质(zhì)量(liàng)的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科(kē)学(xué)家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们(men)所(suǒ)理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对(duì)现在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的(de)相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所以在(zài)理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的(de)质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么(me)来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观(guān)测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了(le)这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的(de)微波辐(fú)射(shè)。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后(hòu)的二(èr)值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，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(zhòu)微波背景辐(fú)射(shè)的(de)测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运动所需(xū)要(yào)的(de)暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类(lèi)型的(de)粒子(zi)，它们不(bù)参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的数据收集(jí)，人们(men)发现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度(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(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也(yě)在(zài)以这样的(de)速(sù)度在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而(ér)在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿过暗物(wù)质(zhì)流的(de)运动特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常(cháng纯棉和内裤莫代尔的哪个好，纯棉和内裤莫代尔有什么不同)有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个(gè)关键的用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动(dòng)力(lì)！

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