宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们(men)在过(guò)去(qù)的(de)几十(shí)年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们(men)上(shà偶尔带妆睡一晚没事吧，一次带妆睡一晚没事吧ng)升到(dào)星系或者是(shì)星团的(de)尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星(xīng)系团中的各(gè)个(gè)星系相对(duì)于星(xīng)系团(tuán)的(de)运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系(xì)团(tuán)中很(hěn)多(duō)星系的(de)速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被(bèi)抛出星系(xì)团之外(wài)了(le)，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的(de)质(zhì)量。只是当时的(de)人们(men)对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异(yì)常的(de)结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量了(le)距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速(sù)度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，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(jì)速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们(men)看不到的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将星系(xì)聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系(xì)的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分(fēn)崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律来解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造(zào)成这(zh偶尔带妆睡一晚没事吧，一次带妆睡一晚没事吧è)些现象的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是不同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于(yú)在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通(tōng)质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互(hù)作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过(guò)什(shén)么来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生了(le)巨大(dà)的(de)形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的(de)大质量区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一个(gè)简单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的(de)假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进(jìn)行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每(měi)年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么(me)如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质(zhì)流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他(tā)的(de)情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客(kè)的数(shù)量也符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南(nán)半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎(hū)相同的(de)实验室，这里的(de)季(jì)节(jié)与之前的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证(zhèng)据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前(qián)还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心(xīn)的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 偶尔带妆睡一晚没事吧，一次带妆睡一晚没事吧