宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)长期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃(āi)萨克(kè)牛(niú)顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是(shì)应(yīng)用(yòng)万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升(shēng)到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在(zài)研究和(hé)测量后发星系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由(yóu)数千个(gè)星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了(生理反应什么叫压枪，生理压枪是什么意思le)，“动(dòng)力(lì)学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形(xíng)式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除(chú)非有一(yī)种神秘(mì)的(de)力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了(le)这样(yàng)部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射(shè)电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但是(shì)科学家(jiā)们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不(bù)同(tóng)的方(fāng)式(shì)。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其(qí)他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通过(guò)什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现它的大质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了(le)130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背(bèi)景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示(shì)温(wēn)度较高的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相对(duì)较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对(duì)前景背(bèi)景分离后(hòu)的(de)二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当(dāng生理反应什么叫压枪，生理压枪是什么意思)中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学(xué)家(jiā)们已经提(tí)出了(le)数(shù)十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观(guān)测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人(rén)们(men)发现了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能(néng)是人(rén)类(lèi)发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在以这(zhè)样(yàng)的(de)速度在穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的(de)方向是(shì)一致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人(rén)员们(men)所观(guān)测到的(de)周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水分(fēn)、高山(shān)上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数(shù)量也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为(wèi)暗(àn)物(wù)质所存在的(de)非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验(yàn)室刚(gāng)刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存(cún)在(zài)，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 生理反应什么叫压枪，生理压枪是什么意思