宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo电池充到80好还是100好 充电到80真的能保护电池吗)暗物质存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去(qù)的几十年(nián)当中进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们(men)发现某些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现(xiàn)了海王星(xīng)的(de)存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发(fā)现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所(suǒ)取得(dé)重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒(héng)星(xīng)系统的尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事(shì)情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会使用到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质(zhì)量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的(de)，它(tā)们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星(xīng)系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的(de)微(wēi)小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但(dàn)是星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的(de)附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造(zào)成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味着在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中(zhōng)的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们(men)的(de)轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的(de)方(fāng)式(shì)运(yùn)动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

电池充到80好还是100好 充电到80真的能保护电池吗oding="async" data-ratio="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37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通(tōng)过什(shén)么来(lái)验(yàn)证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进(jìn)行连通域(yù)提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物(wù)质的(de)本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了(le)暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常(cháng)规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经过(guò)了(le)20多年的(de)数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是(shì)人类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的(de)时间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释(shì)，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的(de)周期性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信号的(de)差异也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在(zài)这(zhè)里，地球(qiú)穿过(guò)暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能(néng)拥有(yǒu)另一(yī)种神(shén)秘的(de)效应，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么(me)遍(biàn)布(bù)宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗(àn)物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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