宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在(zài)过(guò)去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现作伴还是做伴哪个对，作伴还是做伴正确任何的(de)有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都(dōu)是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团(tuán)的(de)质量。这是一个(gè)由(yóu)数(shù)千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以确(què)定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星系(xì)团中很(hěn)多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的(de)人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在(zài)其轨道上的(de)运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足(zú)够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物质(zhì)的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系(xì)也作伴还是做伴哪个对，作伴还是做伴正确(yě)不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原(yuán)因(yīn)很可(kě)能(néng)就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系(xì)聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多(duō)的研(yán)究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的(de)研究当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了(le)一(yī)个(gè)反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力(lì)学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的(de)理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同的(de)方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入(rù)了(le)外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它的质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的(de)被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的(de)质量气体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的(de)部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的(de)二值图(tú)像进行连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的(de)测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在(zài)的实(shí)际(jì)证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子(zi)的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的(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(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响(xiǎng)这个(gè)理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年(nián)度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪(xuě)，甚至(zhì)连(lián)意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这(zhè)个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了(le)一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力的(de)证据(jù)了(le)。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相(xiāng)应的(de)数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它(tā)的(de)宽视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 作伴还是做伴哪个对，作伴还是做伴正确