宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何(hé)的(de)有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子(zi)。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的(de)尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组成(chéng)的(de)巨大星系(xì)团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量一般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质(zhì)量的(de)计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的(de)形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)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(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无(wú)法将它们(men)束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时(shí)的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却事与愿违下一句是什么 事与愿违是什么意思让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学家还发现了(le)一(yī)个(gè)反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银(yín)河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大(dà)星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有(yǒu)任何星系存(cún)在(zài)。造(zào)成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这(zhè)些发(fā)现也让(ràng)很多人认(rèn)为(wèi)暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用(yòng)就(jiù)会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明(míng)显地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和(hé)我(wǒ)们地球上的观(guān)测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区(q事与愿违下一句是什么 事与愿违是什么意思ū)域，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认(rèn)为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿(yì)年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表示(shì)温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经提出(chū)了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

事与愿违下一句是什么 事与愿违是什么意思ding="async" data-ratio="0.7504051863857374" data-type="jpeg" data-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则(zé)与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第(dì)一个实(shí)验室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是(shì)由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是(shì)探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神(shén)秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会(huì)意(yì)味着人(rén)类并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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