宇宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的(de)异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的(de)质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测(cè)量各个(gè)星(xīng)系(xì)的(de)光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的(de)过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的(de)运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们对(duì)这(zhè)样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们(men)观(guān)测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心(xīn)距(jù)离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是(shì)根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力(lì)量(liàng)进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距(jù)离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的(de)物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的(de)研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和(hé)力(lì)学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了(le)暗(àn)物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊(shū)的效果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也(yě)让很(hěn)多(duō)人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物质存(cún)在(zài)的其他的(de)理论(lùn)证据(jù)，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了(le)什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究(jiū)也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域提(tí)取和标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的(de)增(zēng)加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是(shì)一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很(hěn)多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子(zi)到(dào)底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中，人类为(w凝神静气的意思，凝神静气的意思解释èi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能是人类(lèi)发(fā)现暗物(wù)质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是(shì)为什(shén)么(me)暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也(yě)在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利游(yóu)客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的(de)望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一(yī)个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的(de)结果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物(wù)质(zhì)会不会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：惠安汇通石材有限公司 凝神静气的意思，凝神静气的意思解释