宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么(me)？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存(cún)在(zài)的证据，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有引力(lì)定律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)的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团(tuán)的(de)质量(liàng)一(yī)般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系(xì)的光度(dù)。

第二(èr)种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多(duō)星系的速(sù)度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系(xì)的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们(men)观(guān)测的结果却让人(rén)感到不可思(sī)议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来(lái)吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就(jiù)是(shì)测量星系(xì)当中气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的(de)力学(xué)定律。我(wǒ)们的(de)太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存(cún)在着一种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银(yín)河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科(kē)学(xué)家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪的是，它(tā)的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成(chéng)这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物(wù)质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的(de)工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系(xì)尺(chǐ)度中的天(tiān)体会(huì)沿(yán)着它们的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理解的(de)方(fāng)式(shì)运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关(guān)于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系(xì)团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星(xīng)系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升(shēng)高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测(cè)者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参与任树荫和树阴的区别读音，树荫和树阴的区别树成荫是哪个阴何其(qí)他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地(dì)球上最(zuì)大(dà)的(de)地学实(shí)验(yàn)室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河(hé)系的方(fāng)向是(shì)一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完(wán)全(quán)一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平(píng)面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人(rén)员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他(tā)的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信(xìn)号(hào)的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利(lì)游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望(wàng)远镜，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个(gè)关键的(de)用途就是(shì)探索暗(àn)物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得(dé)到(dào)进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 树荫和树阴的区别读音，树荫和树阴的区别树成荫是哪个阴