宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期(qī)实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时(shí)候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的(de)天(tiān)体通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是(shì)测(cè)量(liàng)各个(gè)星系的光度(dù)。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于(yú)星系(xì)团的(de)运动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质(zhì)量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存(cún)在，我们(men)无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过(g朱子家训是谁写的 朱子家训的作者是谁uò)程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星(xīng)系的质量(liàng)所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是(shì)他们观测(cè)的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们(men)通过(guò)射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离(lí)星系(xì)中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们(men)的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于(yú)银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个朱子家训是谁写的 朱子家训的作者是谁实际速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研(yán)究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有(yǒu)任(rèn)何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中(zhōng)的工(gōng)作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道(dào)，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应(yīng)的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片中我们(men)可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质(zhì)量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个(gè)巨(jù)大的(de)天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发现它的(de)大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看朱子家训是谁写的 朱子家训的作者是谁起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了(le)很(hěn)多不(bù)同(tóng)的(de)观(guān)测(cè)结(jié)果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的(de)科学(xué)家声称(chēng)观测到(dào)了(le)某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们(men)发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期(qī)性的(de)年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)着银河(hé)系(xì)进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合(hé)这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的(de)实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第(dì)一个实(shí)验(yàn)室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一(yī)台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的(de)用途就(jiù)是探(tàn)索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进(jìn)一步的证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质正在(zài)通过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 朱子家训是谁写的 朱子家训的作者是谁