宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的(de)发现(xiàn)都是应用(yòng)万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的(de)质(zhì)量。这是一(yī)个(gè)由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一(yī)致，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹(zī)威(wēi)基发(fā)现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得(dé)多(duō)，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引力是无(wú)法将它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们(men)早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸(xī)光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质(zh七七事变的简介50字，七七事变的简介思维导图ì)的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的(de)距(jù)离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射(shè)电望远镜测量了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银河系的第(dì)三(sān)悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的(de)运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是(shì)唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近(jìn)没有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们(men)需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的(de)质量将位于(yú)所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什(shén)么来(lái)验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们(men)可以明(míng)显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体(tǐ)和我们(men)地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一(yī)个(gè)质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团(tuán)观(guān)测的(de)时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后(hòu)的二值图(tú)像进(jìn)行(xíng)连(lián)通(tōng)域(yù)提(tí)取(qǔ)和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是(shì)这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观测结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)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(yú)阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì七七事变的简介50字，七七事变的简介思维导图)球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年(nián)的(de)数据收集，人(rén)们(men)发现了一个有(yǒu)趣的(de)事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周(zhōu)期性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到(dào)完全(quán)一致(zhì)，这是理论(lùn)上(shàng)地(dì)球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意(yì)味(wèi)着人(rén)类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新(xīn)的动力(lì)！

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