宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻(x2020湖南交通工程学院学费多少钱一年呢，湖南交通工程学院费用ún)找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现任何的(de)有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现(xiàn)异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量(liàng)一(yī)般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的(de)各(gè)个星系相对于星系团的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团(tuán)中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上(shàng)要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿(dùn)的(de)运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的(de)质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部(bù)分不可(kě)见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河(hé)系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的(de)运行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心(xīn)加速度(dù)的原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一(yī)种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因(yīn)。在(zài)一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存(cún)在(zài)。造成(chéng)这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一种可(kě)能(néng)就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理(lǐ)解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会(huì)产生对(duì)彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很(hěn)多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的(de)“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们(men)地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则(zé)直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示(shì)温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它(tā)们(men)之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一(yī)致的。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它(tā)们不(bù)参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了(le)20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng2020湖南交通工程学院学费多少钱一年呢，湖南交通工程学院费用)每年(nián)都是一样。一(yī)些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为这可能(néng)是(shì)人类(lèi)发现暗(àn)物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的(de)年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达(dá)到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一(yī)个几乎(hū)相同(tóng)的(de)实验室(shì)，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是(shì)一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的数据(jù)支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：太仓网站建设,太仓网络公司,太仓网站制作,太仓网页设计,网站推广-昆山云度信息科技有限公司 2020湖南交通工程学院学费多少钱一年呢，湖南交通工程学院费用