宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们(men)在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的有效证据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到(dào)星系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基(jī)正在(zài)研究和(hé)测量后(hòu)发星系(xì)团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所(suǒ)组(zǔ)成的(de)巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系的(de)光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存(cún)在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测(cè)量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外(wài)了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们(men)对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基(jī)于这(zhè)种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测(cè)量了距(jù)离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原(yuán)因很可(kě)能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存(cún)在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因(yīn)。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度(dù)上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文(wén)学家(jiā)还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离(lí)地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能(néng)在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式(shì)是不(bù)同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需(xū)要(yào)对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它(tā)们大部分(fēn)的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部(bù)分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么(me)来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们(men)可以明(míng)显地看到可口可乐的创始人是谁，雪碧创始人是谁很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地(dì)球上的(de)观(guān)测者之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观(guān)测(cè)的时(shí)候(hòu)，发现它的大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部(bù)的(de)碰(pèng)撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的(de)部分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的(de)理论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗物(wù)质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同(tóng)的目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大(dà)的(de)地(dì)学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以可口可乐的创始人是谁，雪碧创始人是谁来，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一(yī)样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的(de)差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在(zài)南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力的(de)证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物(wù)质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大(dà)前(qián)提(tí)是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 可口可乐的创始人是谁，雪碧创始人是谁