宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们(men)在过(guò)去的(de)几十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了(le)一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的(de)例子。但(dàn)是这些(xiē)发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量(liàng)后发星(xīng)系(xì)团的(de)质量(liàng)。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的(de)范(fàn)围。

第(dì)一种是(shì)获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光谱红移(yí)测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们(men)无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现星(xīng)系(xì)团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多(duō)，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力(lì)是无法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们(men)早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分的质(zhì)量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人(rén)感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距(jù)离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不(bù)变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际(jì)速度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因(yīn)很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可(kě)以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细(xì)测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不(bù)够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系(xì)团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部(bù)分(fēn)的(de)普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互(hù)作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时(shí)候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力(lì)透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了(le)各(gè)相同性的(de)微(wēi)波辐射(shè)。其中红色(sè)的(de)部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前(qián)景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的暗物质比例(lì)是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存(cún)在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质(zhì)粒子(zi)的周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数(shù)据(jù)收集，人(rén)们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每(měi)年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个(gè)直(zhí)接证据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常有(yǒu)力的(de)证据了。但是(shì)由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的(de)数据(jù)支持(chí)。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个(gè)关键(jiàn)的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科(kē)学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗邕包含南宁六县吗 邕包含武鸣区吗物质存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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