宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实(shí)验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文学家们(men)发现某(mǒu)些天体运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现异常，不劲仔深海小鱼是什么鱼做的，劲仔小鱼是海鱼还是淡水鱼(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在(zài)恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学(xué)家弗(fú)里茨(cí)兹威(wēi)基正(zhèng)在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于(yú)星系(xì)团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这(zhè)意(yì)味着，后(hòu)发(fā)座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发(fā)现星系(xì)团中很多星(xīng)系的(de)速(sù)度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们(men)观测的结(jié)果却让人(rén)感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距(jù)离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会(huì)使用(yòng)一种相对标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另(lìng)一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可(kě)能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的(de)质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在(zài)的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似(shì)这样(yàng)的星团，它们(men)大部分(fēn)的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天(tiān)体和我(wǒ)们(men)地球(qiú)上的(de)观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西(xī)的(de)引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了(le)这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各(gè)相同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的(de)温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们(men)通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的(de)幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释(shì)星(xīng)系(xì)当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多(duō)不同的(de)观测(cè)结果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了(le)数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河系的(de)方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况(劲仔深海小鱼是什么鱼做的，劲仔小鱼是海鱼还是淡水鱼kuàng)中，太阳系(xì)相对(duì)银河(hé)系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到(dào)的(de)周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的(de)结(jié)果(guǒ)，我们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命(mìng)进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持(chí)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 劲仔深海小鱼是什么鱼做的，劲仔小鱼是海鱼还是淡水鱼