宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么(me)？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但(dàn)是却(què)没有发现任何(hé)的(de)有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的(de)自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星系相对(duì)于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动速(sù)度。当测量(liàng)结(jié)果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的(de)人们(men)对这样的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他(tā)们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外(wài)围的(de)恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射(shè)电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度(dù)并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么(me)产生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度(dù)的(de)原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不到的物质走后门是一种怎样的体验知乎，走后门是什么感受，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的(de)研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥(bō)离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的工(gōng)作(zuò)方式是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在数百(bǎi)万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们(men)需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存(cún)在的其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在(zài)的(de)中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到(dào)很多(duō)星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些(xiē)星(xīng)系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的(de)天体可能是(shì)超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们(men)对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为(wèi)止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通(tōng)域(yù)提取和(hé)标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小，才(cái)变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了(le)暗(àn)物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要的(de)实验方(fāng)式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的(de)探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人们(men)发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在20年(nián)当中每年(nián)都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为这(zhè)可能(néng)是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是(shì)一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可以用来(lái)解(jiě)释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们(men)所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客(kè)的数量也(yě)符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之(zhī)前的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流(liú)的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提(tí)供(gōng)相应(yīng)的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发(fā)射一走后门是一种怎样的体验知乎，走后门是什么感受台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台(tái)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(jìng)相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的(de)用(yòng)途就是(shì)探索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造走后门是一种怎样的体验知乎，走后门是什么感受生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底存(cún)不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 走后门是一种怎样的体验知乎，走后门是什么感受