宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文(wén)成就的例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一(yī)种是获(huò)得(dé)其"光度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光的(de)形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这崤什么时候读yao佳肴，崤什么时候读些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)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(xīng)系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围(wéi)的(de)恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系(xì)当(dāng)中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大(dà)于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在(zài)一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却(què)只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被(bèi)附(fù)近(jìn)的另一个大(dà)星(xīng)系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的(de)除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对(duì)引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着(zhe)它们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需要对(duì)现在的(de)物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明(míng)显地(dì)看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个(gè)区(qū)域(yù)，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的(de)迄(qì)今为(wèi)止最(zuì)好的(de)理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的(de)温差(chà)只有万(wàn)分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图(tú)形看(kàn)起来不应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类型(xíng)的(de)粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在(zài)，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要(yào)的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性(xìng)的发现，除(chú)了(le)一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人(rén)类(lèi)发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我们也在以这样的(de)速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的(de)方(fāng)向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与(yǔ)之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异(yì)也可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运(yùn)动特征和第一个(gè)实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质所存(cún)在(zài)的(de)非常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是要先找到暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 崤什么时候读yao佳肴，崤什么时候读