宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的长期(qī)实验，但是(shì)却(què)没有(yǒu)发(fā)现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克(kè)牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的(de)速度比理(lǐ)论(lùn)上要(yào)快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚(fù)在(zài)星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这样的(de)一(yī)种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的(de)存(cún)在，这(zhè)种方(fāng)法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由暗(àn)物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

形容农村的词语有哪些成语，形容农村的词语有哪些四个字ing="async" data-ratio="0.46758039008961516" data-type="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原(yuán)因很可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的(de)研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的(de)质量(liàng)占(zhàn)整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象的(de)原因。在一项新的研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星(xīng)系(xì)当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可(kě)以(yǐ)用正常的物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么(me)又(yòu)有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的(de)质量(liàng)区域到底是(shì)不(bù)是(shì)集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什(shén)么(me)问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨(jù)大的天(tiān)体可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不(bù)是在中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过(guò)了130多(duō)亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的(de)理论框架(jià)，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学(xué)实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年(nián)都是(shì)一样。一(yī)些科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另外半(bàn)年(nián)则(zé)与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的(de)实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们(men)只能拭目以(yǐ)待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的(de)证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意(yì)味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得(dé)暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我(wǒ)更(gèng)新的(de)动力(lì)！

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