宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的(de)证据(jù)，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过(guò)天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的(de)例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量(liàng)速度的(de)过(guò)程中，兹威基(jī)发(fā)现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得(dé)多，按(àn)照(zhào)牛顿(dùn)的运动学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒星(xīng)在(zài)其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他(tā)们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足(zú)够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外(wài)围(wéi)的(de)恒星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了(le)。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解释暗(àn)物质的(de)存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一(yī)种我们看不(bù)到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析(xī)。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是(shì)可(kě)以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所(s季明宇是什么电视剧名称 季明宇是叶海山吗uǒ)理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在(zài)星系团之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

季明宇是什么电视剧名称 季明宇是叶海山吗 data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以(yǐ)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)体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来(lái)验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的(de)被扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发生了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的(de)质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个(gè)区域，并在(zài)两边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

季明宇是什么电视剧名称 季明宇是叶海山吗除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色(sè)则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的(de)温差(chà)只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得(dé)看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的(de)测量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单(dān)的(de)理(lǐ)论(lùn)框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子(zi)的(de)存在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的(de)目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式(shì)也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除(chú)了(le)一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有半年的(de)时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方向是一致的(de)，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验(yàn)室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和(hé)第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进一(yī)步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的(de)效应创造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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