宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原理一(yī)书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律。往后的(de)几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王(wáng)星(xīng)运行轨道(dào)的(de)异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发(fā)现(xiàn)都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威(wēi)基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一(yī)致，就可以确(què)定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计(jì)算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个星系相对(duì)于星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的(de)形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的(de)过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的(de)，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距(jù)离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不(bù)变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的(de)距(jù)离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银(yín)河系(xì)的(de)第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发(fā)现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的(de)恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么(me)又(yòu)有人(rén)提出，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没(méi)有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万(wàn)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(dǎo)致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验(yàn)证(zhèng)它的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显地(dì)看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了(le)扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测(cè)的(de)时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的(de)质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通(tōng)过(guò)了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留下了(le)各相同性(xìng)的微波(bō)辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝(lán)色则(zé)表示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通(tōng)域提(tí)取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与(yǔ)解释星(xīng)系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多(duō)不(bù)同的(de)观测结(jié)果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这种粒子的(de)存(cú独立事件与互斥事件的区别与联系公式，独立事件与互斥事件的区别与联系视频n)在，就相当于找到了(le)暗(àn)物(wù)质存在的实(shí)际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么(me)？科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的目(mù)标(biāo)粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不(bù)相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一(yī)个(gè)直(zhí)接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这(zhè)样(yàng)的(de)速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的(de)方向是一(yī)致(zhì)的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人(rén)员(yuán)们(men)所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符合这个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征(zhēng)和(hé)第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得独立事件与互斥事件的区别与联系公式，独立事件与互斥事件的区别与联系视频到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南(nán)希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生(shēng)，或(huò)者说(shuō)是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的(de)效(xiào)应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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