宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学(xué)家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规(guī)律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万有引力定律的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的(de)例(lì)子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定(dìng)其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质量(liàng)的计算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛(niú)顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力是(shì)无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星(xīng)系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非有(yǒu)一种神(shén)秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来(lái)说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没(méi)有足够(gòu)大(dà)的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速(sù)度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速(sù)度的(de)原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研(yán)究人(rén)员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了(le)一(yī)个(gè)反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学家(jiā)们使用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此终结(jié)。但(dàn)是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质(zhì)存在的(de)其他(tā)的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

几率还是机率 概率和几率一样吗ype="jpeg" data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在(zài)星系的气(qì)体当(dāng)中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相互作(zuò)用(yòng)就会(huì)导致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系(xì)团(tuán)大(dà)部分的质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是(shì)真(zhēn)的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系(xì)团观测的(de)时候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是(shì)在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了(l几率还是机率 概率和几率一样吗e)这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中红色(sè)的部(bù)分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不(bù)应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的(de)增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测(cè)量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁作用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力(lì)来(lái)相(xiāng)互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实(shí)际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进(jìn)行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层(céng)楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们(men)发(fā)现了一个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这(zhè)可(kě)能是(shì)人类发现(xiàn)暗(àn)物质(zhì)的第一个(gè)直接证(zhèng)据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什(shén)么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们(men)所观(guān)测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一(yī)样(yàng)的(de)。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还(hái)无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它(tā)们极有可(kě)能拥有(yǒu)另(lìng)一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持(chí)是(shì)我更新的(de)动(dòng)力！

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