宇(yǔ)宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力(lì)定律的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是(shì)在恒星(xīng)系统的(de)尺度当(dāng)中，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的(de)质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星(xīng)系的(de)光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系(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)不以可见光(guāng)的(de)形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这(zhè)些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

三角形垂线的定义和性质，垂线的定义和性质七年级tio="0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们(men)会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质(zhì)的(de)力(lì)量进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的(de)运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么(me)产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速(sù)度的(de)原因(yīn)很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物(wù)质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估(gū)算在星(xīng)系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是(shì)星(xīng)系(xì)当中存(cún)在(zài)的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质和力学(xué)定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力(lì)很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式(shì)运动(dòng)。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大(dà)的(de)质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着我们(men)需(xū)要对现在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论(lùn)就此(cǐ)终结(jié)。但是(shì)在宇宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星系(xì)团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并不是(shì)真的(de)被扭曲了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个(gè)质量(liàng)超级(jí)巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质量(liàng)的黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗(àn)物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部(bù)的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的(de)引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的(de)理论(lùn)证(zhèng)据。

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上(shàng)它们(men)之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一(yī)直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着(zhe)银(yín)河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候(hòu)，地球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实(shí)际(jì)的(de)情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系(xì)的平面(miàn)呈(chéng)现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号(hào)的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的(de)实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就可以成(chéng)为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无法提(tí)供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：泉州电动车网 福建骑行网 三角形垂线的定义和性质，垂线的定义和性质七年级