宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是(shì)却没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大(dà)天文(wén)成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发(fā)星系团(tuán)的质量(liàng)。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速(sù)度。当测(cè)量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的(de)人们(men)对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特(tè)在观(guān)测仙女座(zuò)星(xīng)系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测(cè)的结果却让人(rén)感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距(jù)离(lí)的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河系(xì)中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越(yuè)多(duō)的研(yán)究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律来解释的(de)。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中(zhōng)的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德理论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩的(de)高(gāo)清(qīng)照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些(xiē)星系(xì)本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和(hé)我(wǒ)们地球上的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时候，发(fā)现(x两个字的励志词语精选，两个字的励志词语有内涵,有深度'>两个字的励志词语精选，两个字的励志词语有内涵,有深度iàn)它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了(le)这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和(hé)标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的(de)存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要的(de)实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了(le)一个(gè)地(dì)方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下(xià)1400米处(chù)的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器(qì)，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测到(dào)了(le)某种信号。经过了(le)20多年(nián)的数据(jù)收集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能(néng)有其他(tā)的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度(dù)周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的(de)季节与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的(de)信号(hào)，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据(jù)了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的(de)用(yòng)途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们(men)，你们(men)觉得(dé)暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：腾众软件科技有限公司 两个字的励志词语精选，两个字的励志词语有内涵,有深度