宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王(wáng)星(xīng)的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天文(wén)成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质量(liàng)所产生(shēng)的引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它(tā)们(men)却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们(men)对这(zhè)样的(de)一种说(shuō)法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解(jiě)释暗物(wù)质(zhì)的(de)存(cún)在(zài)，这种方法就是(shì)测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离星系(xì)中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速(sù)度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不到的(de)物(wù)质，是这些暗(àn)物质的(de)引力(lì)效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不(bù)是(shì)唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文(wén)学(xué)家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的。那么(me)又(yòu)有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学(xué)家还引入(rù)了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关(guān)于暗(àn)物质存在(zài)的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜广西属于哪个省份，广西属于哪个省哪个市哪个区”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似(shì)这(zhè)样(yàng)的星团，它(tā)们大部(bù)分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证它的(de)质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不(bù)是真的(de)被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边(biān)形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也广西属于哪个省份，广西属于哪个省哪个市哪个区被(bèi)认为是暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和标记(jì)之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动(dòng)所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的(de)观测结(jié)果。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)存在(zài)着(zhe)某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有任何(hé)实(shí)质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的(de)周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有其(qí)他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又(yòu)在南半球建立了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季(jì)节(jié)与之前的(de)实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物(wù)质流的(de)运动特(tè)征和第一(yī)个实(shí)验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。广西属于哪个省份，广西属于哪个省哪个市哪个区费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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