宇在职教育是什么意思，补充在职是什么意思宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中进行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些发(fā)现(xiàn)都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的(de)数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量(liàng)消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的(de)形式(shì)所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多星系(xì)的速(sù)度比理论上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们(men)对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在(zài)其轨道上(shàng)的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力(lì)定律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的(de)恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了(le)。基于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行(xín在职教育是什么意思，补充在职是什么意思g)计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原(yuán)因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也(yě)会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的(de)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是(shì)可以用(yòng)正常的(de)物质(zhì)和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系(xì)存(cún)在(zài)。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物(wù)质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的(de)，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万(wàn)光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质(zhì)量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的(de)中间(jiān)区域。那(nà)么(me)我(wǒ)们通过什么(me)来(lái)验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地(dì)看到(dào)很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而(ér)是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的(de)观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的(de)东西的(de)引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质(zhì)量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对(duì)子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量(liàng)气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差(chà)只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通(tōng)过(guò)对前景背景(jǐng)分离(lí)后的(de)二值图像进行(xíng)连(lián)通域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类(lèi)型的(de)粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信(xìn)号。经(jīng)过了(le)20多(duō)年(nián)的数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影(yǐng)响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立(lì)了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据(jù)了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供的视(shì)野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物(wù)质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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