宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据(jù)，科学(xué)家们(men)在过去的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知(zhī)的天体(tǐ)通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推(tuī)算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个(gè)星(xīng)系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一(yī)起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会(huì)使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其(qí)质量的范围。

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

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的(de)形式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们(men)对这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观(guān)测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在，这种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度(dù)并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占整(zhěng)个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文(wén)学家(jiā)还(hái)发现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系(xì)距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当(dāng)中存(cún)在的(de)恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行(xíng)了40个小时(shí)的(de)详(xiáng)细(xì)测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常的(de)物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的(de)相(xiāng)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(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发(fā)现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中(zhōng)。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也(yě)不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地球(qiú)上的观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮(zhē)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光都发(fā)生(shēng)了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解释(shì)了很多(duō)不同(tóng)的观(guān)测(cè)结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子(zi)，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提出了数十(shí)种的(de)假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)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(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高(gāo)的(de)探测器，一(yī)直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学(xué)家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的(de)6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能(néng)是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相(xiāng)应(yīng)的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的(de)方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方(fāng)向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实际的(de)情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特(tè)征和(hé)第一(yī)个(gè)实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)匚这个部首的名称叫什么怎么读，匚这个偏旁读什么支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的(de)行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 匚这个部首的名称叫什么怎么读，匚这个偏旁读什么