宇宙是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家(jiā)们(men)发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系(xì)统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量(liàng)后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星系团中的各个(gè)星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味(wèi)着(zhe)，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法(fǎ)看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的速(sù)度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的(de)质(zhì)量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束缚在(zài)星(xīng)系(xì)团内的(de)，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是(shì)当时的人们(men)对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道(dào)上的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们(men)观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们(men)看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的(de)研究(jiū)当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定(dìng)律来解释(shì)的(de)。那么又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一种可能(néng)就(jiù)是人(rén)类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科学(xué)家还引入(rù)了(le)外部场效应(yīng)的(de)概念，指(zhǐ)的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

上下红中间白的国旗是哪个国家的 国旗可以随便挂吗io="0.5597331716191631" data-type="jpeg" data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分(fēn)的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于(yú)所有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在(zài)的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观(guān)测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大(dà)质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到(dào)的质量(liàng)气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两(liǎng)边(biān)形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)的引力(lì)透镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了(le)130多亿(yì)年(nián)之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景(jǐng)背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字(zì)与解(jiě)释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论上下红中间白的国旗是哪个国家的 国旗可以随便挂吗框(kuāng)架(jià)，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子(zi)到底是什么(me)？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了(le)数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过去(qù)的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的(de)格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河(hé)系(xì)的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)以用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半球建立了(le)一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一(yī)个(gè)实验室是一(yī)样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应的(de)数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的(de)望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天(tiān)体物(wù)理中心(xīn)的(de)科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效(xiào)应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

未经允许不得转载：泉州电动车网 福建骑行网 上下红中间白的国旗是哪个国家的 国旗可以随便挂吗