宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量(liàng)的(de)计算(suàn)，是利用光谱(p武则天为什么不怀孕，武则天为什么没有孩子ǔ)红移测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中的(de)各个星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上(shàng)，太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度(dù)远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种我们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来(lái)越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估(gū)算在星系(xì)当中暗(àn)物(wù)质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系必须存(cún)在(zài)暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系(xì)存(cún)在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现(xiàn)也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的(de)急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会(huì)使身后更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形(xíng)成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其(qí)中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来不(bù)应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这(zhè)种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据收集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗(àn)物(wù)质的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银(yín)河系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到(dào)完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的(de)实验室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的(de)望远镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一个(gè)重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落(luò)的行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的实(shí)际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 武则天为什么不怀孕，武则天为什么没有孩子