宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为(wèi)了(l几率还是机率 概率和几率一样吗e)寻找暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了(le)海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测量后发(fā)星系(xì)团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个(gè)星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量(liàng)星系团的(de)质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团的运动(dòng)速度。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的(de)形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得(dé)多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见星(xīng)系(xì)的(de)质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量(liàng)来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质(zhì几率还是机率 概率和几率一样吗)量。只(zhǐ)是当时(shí)的(de)人们对(duì)这(zhè)样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的(de)万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系(xì)位(wèi)于(yú)银(yín)河系(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的(de)质量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是(shì)人类对引力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能(néng)在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同的，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部(bù)场效应(yīng)的(de)概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们(men)需要对(duì)现在的(de)物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于(yú)暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来(lái)验证它(tā)的质(zhì)量(liàng)区域(yù)到(dào)底是不是集中在(zài)中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大(dà)的形(xíng)变(biàn)。其实这些星(xīng)系本(běn)身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大(dà)质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的(de)时(shí)候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了(le)这个区域，并在(zài)两边形成了(le)引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐(fú)射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的(de)，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解(jiě)释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需(xū)要(yào)的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒(lì)子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们(men)已经提出了(le)数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目(mù)标(biāo)粒(lì)子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了(le)20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测(cè)到的周(zhōu)期(qī)性信号。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的(de)结(jié)果，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说(shuō)是(shì)生(shēng)命进化的(de)一(yī)个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物(wù)质(zhì)会(huì)不会意味着(zhe)人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的(de)动力！

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