宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什(shén)么(me)？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行(xíng)轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会(huì)使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的各(gè)个星(xīng)系(xì)相对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出(chū)来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度(dù)的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法(fǎ)将它(tā)们束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结(jié)果却让人(rén)感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一(yī)种相对(duì)标(biāo)准的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出(chū)现异(yì)常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力(lì)量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质(zhì)的引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科(kē)学(xué)家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的(de)原因(yīn)。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发(fā)现(xiàn)，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字

所(suǒ)以在(zài)理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人(rén)提(tí)出(chū)，也(yě)许该星系(xì)的(de)暗物(wù)质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的(de)其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质(zhì)量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们(men)通过(guò)什么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质量区域到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变。其(qí)实这(zhè)些星系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是(shì)在中间(jiān)，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直接通过(guò)了(le)这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了(le)引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们(men)需要的(de)暗物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很(hěn)多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所(suǒ)以如(rú)果能(néng)够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家(jiā)们(men)已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了(le)20多(duō)年的(de)数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异也可能是元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字温(wēn)度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连(lián)意大(dà)利(lì)游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的(de)运动特(tè)征和(hé)第(dì)一个(gè)实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野(yě)是(shì)哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的(de)科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字