宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们(men)在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的(de)长期实(shí)验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原(yuán)理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了(le)万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律的(de)时候(hòu)，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄(shè)动它(tā)的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力(lì)定律(lǜ)所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的(de)例子(zi)。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在(zài)研究和(hé)测量后发(fā)星系团的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或(huò)者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只(zhǐ)是(shì)当时的(de)人(rén)们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的(de)恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的(de)氢(qīng)元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿(dùn)的(de)力(lì)学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的(de)存(cún)在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星系(xì)外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物(wù)质，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以用正常(cháng)的物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除(chú)了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对引力的(de)理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我们(men)需要(yào)对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系(xì)的(de)气(qì)体(tǐ)当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么(me)来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明(míng)显地看到(dào)很多星(xīng)系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实(shí)这些星(xīng)系本(běn)身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什(shén)么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们地(dì)球(qiú)上的观测(cè)者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)观测(cè)的时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测(cè)到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了(le)这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域(yù)，但实际(jì)上(shàng)它(tā)们之(zhī)间(jiān)的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们(men)已经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗物(wù)质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全(quán)一致(zhì)，这是理论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢(màn)值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利(lì)游客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立(lì)了(le)一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如(rú)果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以(yǐ)得(dé)到相(xiāng)同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截(jié)至目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪(yí)器(qì)提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格(gé我想说世间万物一切都不及你是什么歌，满天星辰不及你歌词)雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的(de)科(kē)学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个(gè)角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正(zhèng)在(zài)通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持(chí)是我(wǒ)更新(xīn)的动(dòng)力！

未经允许不得转载：中国书画艺术 我想说世间万物一切都不及你是什么歌，满天星辰不及你歌词