宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发(fā)现任(rèn)何的(de)有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时(shí姚笛为文章打过几次胎，文章和姚笛生孩子了嘛)候(hòu)，他们(men)就会(huì)知(zhī)道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其(qí)质量的(de)范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其"光度学(xué)的(de)质量"，需(xū)要的数(shù)据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系(xì)相(xiāng)对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当时的(de)人们(men)对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词(cí)才(cái)再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座(zuò)星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的(de)质量(liàng)来吸引它(tā)们，这(zhè)些外(wài)围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了(le)。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就是(shì)测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质(zhì)的力(lì)量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河(hé)系(xì)旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人员(yuán)开始相信暗(àn)物质的(de)存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量(liàng)占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解(jiě)释这个现(xiàn)象的(de)原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银(yín)河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物(wù)质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详细(xì)测量之(zhī)后，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的(de)物质和(hé)力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了(le)暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的(de)理(lǐ)解还不够(gòu)全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作(zuò)方式是不同的(de)，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式(shì)。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据(jù)是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系(xì)团(tuán)所组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域(yù)并不是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的(de)引力(lì)透镜(jìng)研究也(yě)被认为是(shì)暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前(qián)景背景分离(lí)后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我们(men)需要(yào)的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任何其(qí)他(tā)的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科(kē)学(xué)家们(men)已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同的目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系(xì)进行移动，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一(yī)致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正(zhèng)好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异(yì)也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们(men)又(yòu)在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运(yùn)动特(tè)征和(hé)第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个(gè)实(shí)验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了(le)。费米实验(yàn)室(shì)粒子天姚笛为文章打过几次胎，文章和姚笛生孩子了嘛体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 姚笛为文章打过几次胎，文章和姚笛生孩子了嘛