宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的(de)存(cún)在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在(zài)一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就可(kě)以确(què)定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论(lùn)上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的(de)，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了(le)这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它(tā)们(men)却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的(de)第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度(dù)围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这(zhè)个(gè)实际(jì)速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向心加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释(shì)这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们(men)发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)低头看我是怎么玩你的，低头看我是怎么弄你的人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没(méi)有(yǒu)任何(hé)星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的(de)理解(jiě)还不够全(quán)面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的工(gōng)作方式(shì)是(shì)不(bù)同的(de)，这意味着(zhe)在行(xíng)星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿(yán低头看我是怎么玩你的，低头看我是怎么弄你的)着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星(xīng)系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时(shí)候，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有(yǒu)这些(xiē)气(qì)体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量(liàng)区(qū)域(yù)到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨大的(de)形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了(le)什(shén)么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的(de)天(tiān)体和我(wǒ)们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大(dà)质量区(qū)域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分(fēn)离后的(de)二值(zhí)图(tú)像进行连(lián)通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的(de)理论(lùn)框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际(jì)证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过(guò)50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层(céng)楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集，人(rén)们(men)发现了一个有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而且(qiě)在(zài)20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可(kě)能(néng)是人类发现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会(huì)产(chǎn)生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个(gè)理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的(de)运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目(mù)前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一(yī)台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用(yòng)途(tú)就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科(kē)学(xué)家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 低头看我是怎么玩你的，低头看我是怎么弄你的