宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的(de)有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数(shù)学(xué)原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后(hòu)的几百年(niá电动牙刷如何自w到高c，将电动牙刷放在小洞里作文n)来，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的(de)时候，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过(guò)天王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发(fā)现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在(zài)研(yán)究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团(tuán)的(de)质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据是(shì)测(cè)量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团(tuán)中的(de)各个星(xīng)系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过(guò)程(chéng)中，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(duō)，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外(wài)了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提(tí)出了(le)这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是他们观(guān)测的(de)结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系(xì)当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是人类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是(shì)上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系(xì)团，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们(men)大部分的(de)普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就(jiù)会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域(yù)到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi电动牙刷如何自w到高c，将电动牙刷放在小洞里作文)拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些(xiē)星(xīng)系(xì)本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上的观测(cè)者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨(jù)大(dà)的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团观测(cè)的时(shí)候，发(fā)现它的(de)大质量区(qū)域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗(àn)物(wù)质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后(hòu)，可见(jiàn)光电动牙刷如何自w到高c，将电动牙刷放在小洞里作文终于可(kě)以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图(tú)像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家们已经提(tí)出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学实(shí)验室(shì)，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发(fā)现了一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个(gè)直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们(men)也(yě)在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并(bìng)不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人(rén)员们所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有其他(tā)的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞(zàn)，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：北京老旧机动车解体中心 电动牙刷如何自w到高c，将电动牙刷放在小洞里作文