宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星系(xì)团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的(de)形式(shì)所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的(de)是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样(yàng)的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距(jù)离(lí)中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观(guān)测的结果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够(gòu)大的(de)质量来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的(de)结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们(men)的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不(bù)符(fú)合牛顿的(de)力(lì)学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另(lìng)外，天文学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是(shì)可以用(yòng)正(zhèng)常(cháng)的物质和力学(xué)定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动(dòng)。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于在星系团之间的相精忠报国的故事及主人公简介50字，精忠报国的故事及主人公简介100字(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物(wù)质(zhì)假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的(de)子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么(me)来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什(shén)么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质(zhì)量的东(dōng)西的(de)引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到(dào)的(de)质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则(zé)直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上(shàng)留(liú)下了(le)各相同性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物质(zhì)比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释了很多不(bù)同的观(guān)测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力(lì)来(lái)相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的(de)存(cún)在(zài)，就相当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同(tóng)。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为(wèi)这可(kě)能(néng)是人类发(fā)现暗(àn)物质的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年(nián)的时间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他(tā)的(de)情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

精忠报国的故事及主人公简介50字，精忠报国的故事及主人公简介100字a-ratio="0.5980582524271845" data-type="jpeg" data-w="1545" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过(guò)暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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