宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家(jiā)们(men)发(fā)现某些天(tiān)体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系(xì)的(de)质量(liàng)所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系(xì)当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多(duō)的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最(zuì)先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很(hěn)可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空(kōng)间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系(xì)尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的(de)方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是在数(shù)百万光(guāng)年(nián)的(de)规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的(de)质量将位(wèi)于(yú)所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么(me)我们(men)通过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第(dì)一(yī)张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到很(hěn)多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身(shēn)并不(bù)是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现(xiàn)它(tā)的(de)大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了(le)这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的(de)引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学家们通过(guò)对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行(xíng)连(lián)通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的(de)观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相(xiāng)互(hù)作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经提出了(le)数十(shí)种的假想目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用的“数学集合符号大全图解，数学集合符号大全及意义暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的(de)数据(jù)收(shōu)集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学(xué)家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力(lì)的(de)证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无(wú)法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新(xīn)的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大(dà)前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存(cún)在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

未经允许不得转载：首页-哆唻咪批发商城(本店域名www.123pf.cn)-淘宝网 数学集合符号大全图解，数学集合符号大全及意义