宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物(wù)质存在(zài)的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道(dào)出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大(dà)天(tiān)文(wén)成(chéng)就的(de)例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，事(shì)情就开(kāi)始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据(jù)是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力(lì)学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形(xíng)式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这(zhè)个(gè)词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异常的(de)结果(guǒ)，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

中国东八区有哪些城市 整个中国都在东八区吗type="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科(kē)学家们(men)通过射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的(de)氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度(dù)应该是(shì)160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以(yǐ)解(jiě)释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出(chū)现速度(dù)上的(de)微(wēi)小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现(xiàn)了(le)一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学(xué)家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何(hé)星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理(lǐ)解还不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的(de)相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮中国东八区有哪些城市 整个中国都在东八区吗(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区域并不(bù)是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家(jiā)们(men)通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的(de)二值图(tú)像进(jìn)行连通域(yù)提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的(de)暗(àn)物(wù)质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不(bù)参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验(yàn)方(fāng)式也不(bù)相同。在过(guò)去的(de)几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周(zhōu)期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人(rén)类发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银(yín)河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的(de)，而另(lìng)外(wài)半年(nián)则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特(tè)征(zhēng)和第一(yī)个实验(yàn)室是一(yī)样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个(gè)关(guān)键(jiàn)的(de)用途(tú)就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 中国东八区有哪些城市 整个中国都在东八区吗