宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗张姓与什么姓是世仇 全国张姓是一家吗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是(shì)应用(yòng)万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各个(gè)星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可(kě)是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解释暗(àn)物(wù)质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远(yuǎn)大于(yú)理(lǐ)论速度，那么(me)产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可(kě)能就是(shì)存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一。

张姓与什么姓是世仇 全国张姓是一家吗ding="async" data-ratio="0.5835579514824798" data-type="jpeg" data-w="1484" 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(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对(duì)其(qí)进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定律来(lái张姓与什么姓是世仇 全国张姓是一家吗)解(jiě)释的。那(nà)么(me)又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的(de)假说(shuō)之外，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的(de)规模上(shàng)，巨(jù)大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的其他的(de)理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系(xì)团所(suǒ)组(zǔ)成，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位(wèi)于(yú)所有这(zhè)些(xiē)气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地(dì)看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨(jù)大(dà)的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅(chàng)通无(wú)阻地(dì)穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的(de)区域，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这就(jiù)意(yì)味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提(tí)出(chū)了(le)数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不(bù)同的目(mù)标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性(xìng)的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的(de)探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多(duō)年的(de)数据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探测(cè)率会在每(měi)年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可(kě)能有(yǒu)其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存(cún)在(zài)的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的(de)大(dà)前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质(zhì)存在的(de)实际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉得暗(àn)物质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的动力！

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