宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过(guò)50次(cì)的长期(qī)实验，但是(shì)却(què)没(méi)有发(fā)现任(rèn)何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学(xué)数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都(dōu)是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的(de)例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上(shàng)升(shēng)到星系或者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测(cè)量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测(cè)量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当测(cè)量结(jié)果(guǒ)出(chū)来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的(de)形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度(dù)比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的(de)力(lì)量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度(dù)。如果(guǒ)出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河(hé)系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的(de)原因很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科(kē)学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

小学六种说明方法及作用，六种说明方法及作用(简短)a-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成(chéng)这些现象的(de)除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就是人类对(duì)引力(lì)的(de)理解还(hái)不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万光(guāng)年(nián)的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在(zài)的物(wù)理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大(dà)部(bù)分的普通(tōng)质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域到(dào)底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了(le)宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和(hé)我们(men)地球上的(de)观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部(bù)的碰撞时(shí)，可(kě)被观(guān)测到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样(yàng)的(de)，而随着暗物(wù)质的(de)增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释(shì)星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物(wù)质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不(bù)同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了(le)暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是(shì)什么？科(kē)学家们已经提出了(le)数(shù)十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年(nián)当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的实验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学(xué)实验(yàn)室，这个(gè)实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事(shì)情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在每(měi)年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低，而且在(zài)20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也(yě)符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了(le)一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到(dào)相同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物(wù)质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据小学六种说明方法及作用，六种说明方法及作用(简短)(jù)了(le)。但是(shì)由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的(de)用途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可(kě)能拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创(chuàng)造(zào)生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：重庆三峡中心医院、三峡中心医院、中心医院 小学六种说明方法及作用，六种说明方法及作用(简短)