宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过(guò)引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运(yùn)行轨道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到星系(xì)或(huò)者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨(jù)大星(xīng)系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束(shù)缚(fù)在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要(yào)的(de)数(shù)据(jù)是测量各(gè)个星系的(de)光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系(xì)团中的各个(gè)星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却(què)让(ràng)人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电(diàn)望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的(de)原因很可能就是(shì)存(cún)在(zài)着(zhe)一(yī)种我们(men)看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了(le)一个反常(cháng)的星(xīng)系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可(kě)以用正常的(de)物质和力(lì)学定(dìng)律来解释(shì)的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任(rèn)何(hé)星(xīng)系(xì)存(cún)在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星(xīng)团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作(zuò)用则是(shì)不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引(yǐn)入(rù)了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们(men)大(dà)部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的(de)质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的质量(liàng)区域(yù)到(dào)底(dǐ)是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星(xīng)系(xì)本(běn)身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大(dà)的(de)天体可能(néng)是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现它的大(dà)质量(liàng)区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后(hòu)，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区(qū)域，但(dàn)实(shí)际上(shàng)它们之(zhī)间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学(xué)家们(men)已经提(tí)出53231323是什么意思？ 53231323可以弹哪些歌了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大(dà)的地学(xué)实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发现了一(yī)个有趣的(de)事(shì)情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可能(néng)是人类发(fā)现暗(àn)物(wù)质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年(nián)度(dù)周期(qī)信号的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相(xiāng)同的(de)实验(yàn)室，这里的(de)季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器(qì)提供(gōng)的(de)视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物(wù)理(lǐ)中心(xīn)的科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物(wù)质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)53231323是什么意思？ 53231323可以弹哪些歌某个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先(xiān)找到暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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