宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们(men)在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超过50次的(de)长期(qī)实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的(de)有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克(kè)牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文(wén)学(xué)家们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)的时(shí)候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测(cè)量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移测量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的(de)速度比理论上(shàng)要快(kuài)得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他(tā)们观(guān)测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如(rú)果(guǒ)没有足(zú)够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们(men)，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果出(chū)现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了(le)距离星系中心更(gèng)远距(jù)离(lí)的(de)氢元素，发现它(tā)们(men)的旋(xuán)转速度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿(dùn)的(de)力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可能就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速(sù)度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度(dù)上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离(lí)析(xī)。但是(shì)科学家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细(xì)测量之后，发现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和力学定律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物(wù)质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升(shēng)到(dào)星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外(wài)部(bù)场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需(xū)要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团(tuán)，由(yóu)两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都在(zài)星(xīng)系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的(de)质(zhì)量区域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的(de)观测(cè)者之(zhī)间。被一(yī)个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)的引力(lì)透镜研究也(yě)被(bèi)认(rèn)为是暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下(xià)了(le)各(gè)相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科学家(jiā)们(men)已经提(tí)出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目(mù)标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的(de)“暗物(wù)质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地(dì)学实(shí)验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么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暗物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探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索暗(àn)物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样(yàng)的(de)效应创(chuàng)造(zào)生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那(nà)么(me)小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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