宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的(de)？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得(dé)重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量后发(fā)星系团的(de)质量(liàng)。这是一(yī)个由数(shù)千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星系(xì)被(bèi)引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系(xì)团之外了(le)，除非有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一(yī)次出(chū)现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在(zài)观(guān)测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是他(tā)们观测(cè)的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三(sān)悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际(jì)速度(dù)远远大(dà)于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚集在了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量(liàng)占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了(le)一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多(duō)，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个(gè)大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一(yī)种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不(bù)同(tóng)尺度(dù)空间中的(de)工作方(fāng)式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们(men)的(de)轨道(dào)，按(àn)照我们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需(xū)要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样极(jí)遥远的(de)天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。几率和机率哪个正确一点，几率和机率有何不同p>

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些(xiē)光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各(gè)相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背景分离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地(dì)解(jiě)释(shì)了很多(duō)不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而(ér)几率和机率哪个正确一点，几率和机率有何不同要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在(zài)过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已(yǐ)经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测到了(le)某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证据。

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(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到(dào)完全(quán)一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果在(zài)这里可以得(dé)到相同(tóng)的(de)信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可(kě)能拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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