宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却(què)没(méi)有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的(de)规律(lǜ)。往后的(de)几百(bǎi)年来(lái)，当天文(wén)学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者是星团的(de)尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量后发(fā)星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的(de)质量一般会使用到(dào)两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量的范围。

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

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相(xiāng)对(duì)于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多(duō)星系(xì)的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系(xì)团(tuán)内的(de)，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(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之七七事变的简介50字，七七事变的简介思维导图后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就(jiù)认(rèn)为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒(héng)星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银(yín)河(hé)系(xì)不(bù)多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小时的(de)详细测量之(zhī)后，发(fā)现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的(de)理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可(kě)能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们(men)所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用(yòng)则(zé)是不同(tóng)的方(fāng)式。对于(yú)在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入(rù)了外(wài)部场效(xiào)应的(de)概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系(xì)的气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温(wēn)度的(de)急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本(běn)身并(bìng)不(bù)是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东七七事变的简介50字，七七事变的简介思维导图西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大(dà)质(zhì)量的(de)黑洞或者(zhě)是暗(àn)物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观(guān)测(cè)的(de)时候(hòu)，发现(xiàn)它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这(zhè)个区(qū)域，并(bìng)在两边(biān)形成(chéng)了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地(dì)穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但实际(jì)上它(tā)们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前(qián)景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了(le)很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现，除了(le)一个地方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的(de)第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以(yǐ)有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理论(lùn)上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科(kē)学(七七事变的简介50字，七七事变的简介思维导图xué)家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这(zhè)种年度(dù)周(zhōu)期信号(hào)的差异也可(kě)能(néng)是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个关键的(de)用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一(yī)步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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