宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在抖音里面朋友是什么意思 抖音朋友必须是互关吗科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的时(shí)候，他们(men)就会知道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了(le)海王星的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要(yào)的数(shù)据是测量(liàng)各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见光(guāng)的(de)形式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速(sù)度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了(le)这(zhè)样部分(fēn)不可(kě)见的暗(àn)质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结(jié)果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测(cè)量星(xīng)系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距(jù)离(lí)，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了(le)距(jù)离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的(de)原因很可能就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科(kē)学家(jiā)根据星系(xì)外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是(shì)科(kē)学家(jiā)们(men)使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这(zhè)意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力(lì)之间(jiān)的(de)相互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多(duō)人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大部分的(de)普通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的(de)质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它的质量区(qū)域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了(le)这个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物(wù)质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可(kě)以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的(de)本(běn)质(zhì)就(jiù)是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在(zài)过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大(dà)的(de)地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经(jīng)过了(le)20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年(nián)当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会(huì)产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗(àn)物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研究人(rén)员们(men)所观测到(dào)的周期性信号(hào)。当(dāng)然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在(zài)南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一(yī)个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天(t抖音里面朋友是什么意思 抖音朋友必须是互关吗iān)体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀抖音里面朋友是什么意思 抖音朋友必须是互关吗和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生(shēng)命进化(huà)的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得(dé)到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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