宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法(fǎ)解释的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的证(zhèng)据(jù)，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有发(fā)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学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例(lì)子大清道光元年是哪一年，道光元年是哪一年到哪一年。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的(de)各(gè)个(gè)星(xīng)系(xì)相对于星系团(tuán)的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按(àn)照牛(niú)顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们(men)束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度(dù)就(jiù)会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的(de)距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不(bù)符合(hé)牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常(cháng)的(de)物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系的(de)暗物(wù)质(zhì)，已经被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度空间(jiān)中(zhōng)的(de)工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科(kē)学家还(hái)引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要(yào)对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的(de)相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子(zi)弹星系(xì)团观测的(de)时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区(qū)域(yù)，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波(bō)辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物(wù)质，图(tú)形看起来不(bù)应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的(de)电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如(rú)果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒(lì)子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常(cháng)规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测(cè)器(qì)，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称(chēng)观测(cè)到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会(huì)在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的(de)第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗(àn)物(wù)质(zhì)流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)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(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利(lì)游客的(de)数量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在(大清道光元年是哪一年，道光元年是哪一年到哪一年zài)这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的(de)证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会(huì)不会意(yì)味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论的大(dà)前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 大清道光元年是哪一年，道光元年是哪一年到哪一年