宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的(de)异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例(lì)子。但是这些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学(xué)家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并(bìng)不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)数学集合符号大全图解，数学集合符号大全及意义系(xì)的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们(men)束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运行(xíng)速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们(men)观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根(gēn)据(jù)牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的(de)方法来解释(shì)暗(àn)物质的存在(zài)，这(zhè)种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如果出(chū)现(xiàn)异(yì)常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于(yú)是(shì)科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，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(xiàng)心加速度(dù)的原因很可(kě)能就是存在着一(yī)种我们(men)看(kàn)不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质(zhì)的存在。科(kē)学(xué)家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度(dù)，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学(xué)定律来解释的(de)。那(nà)么又(yòu)有人提出，也(yě)许该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应(yīng)的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速(sù)度(dù)大(dà)幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些(xiē)气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的(de)东西(xī)的引力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质数学集合符号大全图解，数学集合符号大全及意义(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的(de)时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域(yù)并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐(fú)射(shè)。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大(dà)约(yuē)是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数(shù)字(zì)与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质(zhì)比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释(shì)了(le)很多不同(tóng)的观(guān)测(cè)结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实(shí)验，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验(yàn)室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信(xìn)号。经过(guò)了(le)20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗(àn)物质(zhì)会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号(hào)的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大(dà)利(lì)游客(kè)的(de)数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了(le)一个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和第一个(gè)实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子天体(tǐ)物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥有另(lìng)一种神(shén)秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得(dé)到(dào)进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：太仓网站建设,太仓网络公司,太仓网站制作,太仓网页设计,网站推广-昆山云度信息科技有限公司 数学集合符号大全图解，数学集合符号大全及意义