宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的(de)长期实(shí)验，但是却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学(xué)家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得(dé)诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得(dé)其(qí)"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个(gè)星系(xì)相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的(de)过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产生的(de)引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系(xì)团(tuán)内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们(men)对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来(lái)说，距离(lí)中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会(huì)越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的(de)结果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的(de)力学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到的物(wù)质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从这时(s十二生肖中张牙舞爪是哪些动物hí)开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研(yán)究人(rén)员(yuán)开始相(xiāng)信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质(zhì)量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的详细测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那(nà)么(me)又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种可(kě十二生肖中张牙舞爪是哪些动物)能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)则(zé)是不(bù)同(tóng)的方(fāng)式。对于在星(xīng)系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部(bù)场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要对现(xiàn)在(zài)的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些(xiē)理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的(de)星团(tuán)，它(tā)们大部(bù)分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位(wèi)于(yú)所(suǒ)有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是(shì)不是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以明(míng)显地看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其(qí)实这(zhè)些星系本身(shēn)并(bìng)不(bù)是真(zhēn)的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么(me)问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们(men)对子弹星系(xì)团(tuán)观(guān)测的时候(hòu)，发现它的(de)大(dà)质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在两边(biān)形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下(xià)了(le)各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的(de)测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的(de)暗(àn)物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了(le)一个(gè)简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的(de)速(sù)度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不(bù)影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他(tā)的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以(yǐ)截至目(mù)前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是(shì)生(shēng)命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 十二生肖中张牙舞爪是哪些动物