宇宙是“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现(xiàn)了海王(wáng)星(xīng)的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡(guǐ)异了(le)。

凛冽和凌冽的区别是什么，凌冽与凛冽拼音="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定(dìng)其(qí)质量的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是获(huò)得(dé)其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的(de)各(gè)个星系相对于(yú)星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的(de)，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提(tí)出了(le)这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女座星系(xì)中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可思(sī)议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离(lí)星系(xì)中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个(gè)现象的(de)原因。在一(yī)项新凛冽和凌冽的区别是什么，凌冽与凛冽拼音的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系(xì)不多(duō)，但是星(xīng)系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗(àn)物(wù)质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式(shì)是(shì)不同的(de)，这意(yì)味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和(hé)星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将(jiāng)位(wèi)于(yú)所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了什么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留(liú)下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部(bù)分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除(chú)了(le)一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质的第一个(gè)直(zhí)接证据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地(dì)球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)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(zhèng)好达(dá)到完全一致(zhì)，这(zhè)是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到(dào)了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以用来解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人员们所观(guān)测到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也符(fú)合这(zhè)个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一(yī)理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新的动(dòng)力(lì)！

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