宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进行了(le)超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄(s莫问前程上一句是啥 莫问前程的意思hè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是获(huò)得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个(gè)星(xīng)系相对(duì)于星(xīng)系团(tuán)的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所产生的(de)引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词(cí)才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就(jiù)认(rèn)为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过(guò)射(shè)电望远镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的(de)存在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不(bù)是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度(dù)上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和(hé)力(lì)学(xué)定律来(lái)解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了(le)暗物(wù)质(zhì)的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的(de)方式。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这(zhè)些理论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大(dà)部分的(de)质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个(gè)质(zhì)量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的(de)引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰(pèng)撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的(de)质量(liàng)气(qì)体被(bèi)卡在(zài)了中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的(de)部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测(cè)量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这(zhè)就意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它(tā)们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的(de)科学(xué)家声(shēng)称观测到了(le)某种信(xìn)号(hào)。经过(guò)了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗物质(zhì)的第(dì)一(yī)个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期(qī)性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在(zài)以(yǐ)这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前(qián)的实(shí)验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第(dì)一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到相同的(de)信(xìn)号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到进一步(bù)的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

未经允许不得转载：惠安汇通石材有限公司 莫问前程上一句是啥 莫问前程的意思