宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任(rèn)何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力(lì)定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的(de)存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座(zuò)星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生的(de)引力(lì)是无法将(jiāng)它们(men)束缚在(zài)星系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星(xīng)在其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当中如果没有足(zú)够大的质张大大到底是什么来头量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系(xì)位于银(yín)河系的(de)第(dì)三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速(sù)度，那(nà)么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始相(xiāng)信暗物(wù)质的存(cún)在。科学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速(sù)度上的(de)微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反(fǎn)常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不(bù)多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的(de)恒星数量却(què)只有银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大(dà)星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的(de)理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可(kě)能(néng)在不(bù)同(tóng)尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关(guān)于(yú)暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部(bù)分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在的中间区(qū)域。那么我们(men)通过什么来(lái)验(yàn)证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全(quán)彩的(de)高(gāo)清照片，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了(le)引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观(guān)测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能够找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣(qù)的(de)事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则(zé)与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期(qī)性信号(hào)。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异(yì)也(yě)可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这(zhè)里可以得到(dào)相(xiāng)同的(de)信(xìn)号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所存(cún)在的非常(cháng)有力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一(yī)台(tái)新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的(de)结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到(dào)进(jìn)一(yī)步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人(rén)类(lèi)并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞(zàn)张大大到底是什么来头，你的(de)支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：惠安汇通石材有限公司 张大大到底是什么来头