宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科(kē)学(xué)家(jiā)们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学(xué)家们发(fā)现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在(zài)摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了(le)海王(wáng)星的存在(zài)。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的排列组合公式a和c计算方法例题，排列组合公式a和c计算方法一样吗发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系(xì)团的(de)质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星系(xì)所组成的(de)巨(jù)大(dà)星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系(xì)团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个(gè)星(xīng)系的(de)光度。

第(dì)二种是动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系(xì)团中的各个(gè)星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星(xīng)系(xì)团有99%的(de)质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们(men)束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们(men)早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分(fēn)不(bù)可(kě)见的(de)暗质(zhì)，它不发(fā)散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力定律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系当中如果没(méi)有足(zú)够大(dà)的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力(lì)量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律(lǜ)。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看(kàn)不到(dào)的(de)物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越多(duō)的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家(jiā)们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家还(hái)引入了外部(bù)场效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分的质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一(yī)张全彩(cǎi)的(de)高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这(zhè)些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西(xī)的(de)引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天(tiān)体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是(shì)什(shén)么(me)？科学家们(men)已经提出(chū)了(le)数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家(jiā)声(shēng)称观(guān)测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年(nián)的(de)数(shù)据(jù)收(shōu)集，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每(měi)年都(dōu)是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也(yě)在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系(xì)的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也可能有其他(tā)的(de)情况，造成这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号(hào)的(de)差(chà)异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山(s排列组合公式a和c计算方法例题，排列组合公式a和c计算方法一样吗hān)上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的(de)数(shù)量也符合(hé)这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的(de)运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落(luò)的行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存(cún)在(zài)呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 排列组合公式a和c计算方法例题，排列组合公式a和c计算方法一样吗