宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学(xué)无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗(àn)物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动(dòng)它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研(yán)究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按(àn)照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可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(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了(le)，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光(guāng)，但(dàn)是它们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系(xì)当中如(rú)果没(méi)有足够(gòu)大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离(lí)星(xīng)系(xì)中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们(men)通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的(de)运(yùn)行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学(xué)家还(hái)发(fā)现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却(què)只有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

苏州园区三中又叫什么是四星高中，苏州园区三中又叫什么名字 src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科(kē)学(xué)家(jiā)们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的(de)附近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引力(lì)的(de)理解还(hái)不够全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之(zhī)间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对(duì)现(xiàn)在(zài)的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多(duō)人(rén)认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论(lùn)所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部(bù)分的(de)普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气(qì)体的(de)相互作用(yòng)就会(huì)导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在的(de)中间区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来(lái)验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的(de)高清照片，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它的大(dà)质量区(qū)域并不(bù)是(shì)在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高的(de)区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进行(xíng)连(lián)通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系(xì)当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需(xū)要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年(nián)当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程(chéng)中会(huì)产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿(chuān)越暗物(wù)质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对(duì)银河系(xì)的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节与之(zhī)前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者(zhě)说是(shì)生命(mìng)进化的(de)一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一(yī)理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效(xiào)应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 苏州园区三中又叫什么是四星高中，苏州园区三中又叫什么名字