宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何(hé)的有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百年来(lái)，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发(fā)现(xiàn)某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现(x53231323是什么意思？ 53231323可以弹哪些歌iàn)异常，不符(fú)合(hé)万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王星(xīng)的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测量各个星系的(de)光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿(dùn)的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才(cái)再一次(cì)出(chū)现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会(huì)使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的(de)原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的(de)引(yǐn)力(lì)效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也(yě)会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银(yín)河(hé)系的千分(fēn)之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定律来解(jiě)释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引(yǐn)力很可(kě)能在(zài)不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式(shì)是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们(men)需(xū)要对(duì)现在(zài)的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成(chéng)，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会(huì)导致(zhì)温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区(qū)域(yù)。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了(le)什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测(cè)的(de)时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的(de)解释方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个区域，并53231323是什么意思？ 53231323可以弹哪些歌在两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存(cún)在(zài)的(de)迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后(hòu)，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的(de)区(qū)域，但(dàn)实(shí)际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗(àn)物质，图(tú)形(xíng)看起来(lái)不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单的理论框架(jià)，就很(hěn)好地解释(shì)了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他(tā)的(de)电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们(men)已经提(tí)出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却(què)没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家声称观(guān)测(cè)到了某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每(měi)年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕(rào)太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差异也可(kě)能(néng)是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特(tè)征和(hé)第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗(luó)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)供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家(jiā)丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的(de)行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过(guò)这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得(dé)暗物(wù)质(zhì)到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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