宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了(le)寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们(men)在过(guò)去(qù)的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证(zhèng)据(jù)。除了(le)一个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行(xíng)轨道出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了(le)海王(wáng)星的(de)存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大(dà)天文成就的(de)例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要的(de)数据(jù)是测(cè)量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多(duō)星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的(de)结果(guǒ)却让人(rén)感(gǎn)到不(bù)可(kě)思议(yì)。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度(dù)远远大(dà)于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员(yuán)开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了(le)一个(gè)反常的(de)星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河(hé)系(xì)不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只有银河(hé)系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学(xué)家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是(shì)可(kě)以用正常的(de)物质和力(lì)学定律来解(jiě)释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它(tā)的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空(kōng)间(jiān)中(zhōng)的(de)工作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着(zhe)在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的(de)方(fāng)式运动邕包含南宁六县吗 邕包含武鸣区吗。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的(de)概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)邕包含南宁六县吗 邕包含武鸣区吗人认为暗(àn)物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通(tōng)过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是暗(àn)物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量(liàng)区域(yù)并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了(le)各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中(zhōng)红(hóng)色(sè)的(de)部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们(men)之间的(de)温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它(tā)们不(bù)参与任何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么(me)？科(kē)学家们(men)已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进(jìn)行(xíng)了(le)超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验(yàn)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(àn)物(wù)质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探测率会(huì)在每(měi)年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周期性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)也(yě)在以这样(yàng)的速(sù)度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差(chà)异也(yě)可能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提(tí)供(gōng)相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外(wài)仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个(gè)关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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