宇宙是(正负数加减法则顺口溜有哪些题目，正负数加减法则顺口溜有哪些呢shì)“人(rén)为制造”的(de)？为何(hé)会存(cún)在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿发(fā)表了万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的(de)天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这(zhè)些(xiē)发现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可(kě)当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)一般会(huì)使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系(xì)团(tuán)中的各(gè)个(gè)星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了(le)这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的(de)人们对这样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物(wù)质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的(de)第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我们看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质(zhì)的(de)引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的(de)遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的(de)微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也(yě)许该(gāi)星系(xì)的(de)暗(àn)物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全(quán)面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿(yán)着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们(men)需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的(de)相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其(qí)实(shí)这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而(ér)是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地(dì)球上的(de)观测(cè)者(zhě)之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度(dù)较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应该是这(zhè)样的(de)，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的(de)暗物质比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒(lì)子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不(bù)会与常规物(wù)质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的(de)发(fā)现，除(chú)了一个地(dì)方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致力(lì)于(yú)寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也(yě)可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游(yóu)客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和(hé)第一(yī)个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)正负数加减法则顺口溜有哪些题目，正负数加减法则顺口溜有哪些呢测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物质会不(bù)会(huì)意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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