宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何(hé)的(de)有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄(sh无可厚非是什么意思è)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然(rán)是“光度学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式(shì)所(suǒ)存(cún)在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的(de)，它(tā)们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却(què)让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了(le)距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符(fú)合牛顿的(de)力学(xué)定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力(lì)学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗(àn)物质假(jiǎ)说理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在的(de)其他的理论(lùn)证据(jù)，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释(shì)的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们(men)通过什么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是(shì)不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片(piàn)，在(zài)照片中我(wǒ)们(men)可以明显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都(dōu)发生了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全(quán)部(bù)的(de)碰(pèng)撞时，可(kě)被观测(cè)到的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波(bō)辐(fú)射(shè)。其(qí)中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际(jì)上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们(men)通(tōng)过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解释了(le)很多(duō)不同(tóng)的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家们(men)已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子(zi)所需(xū)要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的(de)地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数据收集，人(rén)们发现了一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号(hào)呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗(àn)物(wù)质流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河(hé)系的(de)方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时(shí)候，地球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的(de)方向正好(hǎo)达(dá)到完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这(zhè)并(bìng)不影响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高(gāo)山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利(lì)游客的(de)数量也符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的(de)宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用(yòng)途就是(shì)探无可厚非是什么意思索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

未经允许不得转载：腾众软件科技有限公司 无可厚非是什么意思