宇宙(zhòu)是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的几十年(nián)当(dāng)中进(jìn)行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却(què)没有发现任何(hé)的(de)有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们(men)发现某(mǒu)些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的(de)异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒(héng)星系(xì)统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个(gè)星系(xì)相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会越(yuè)慢(màn)。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有(yǒu)引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿(dùn)的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是(shì)存(cún)在(zài)着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的(de)存(cún)在(zài)。科(kē)学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之(zhī)间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用正常(cháng)的物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说(shuō)之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是(shì)人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们(men)的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的(de)概念，指的(de)是(shì)在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的(de)质量(liàng)区域到底是不(bù)是(shì)集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并(bìng)不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的(de)大(dà)质量区域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星(xīng)团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē概率分布函数右连续怎么理解，什么叫分布函数的右连续)光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一(yī)个简单的理(lǐ)论(lùn)框架(jià)，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多不同的(de)观(guān)测(cè)结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来(lái)相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于(yú)找到(dào)了(le)暗(àn)物质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式也(yě)不(bù)相(xiāng)同。在过去的(de)几十(shí)年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了(le)一个地方(fāng)，意大利的(de)格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认(rèn)为概率分布函数右连续怎么理解，什么叫分布函数的右连续这可(kě)能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个(gè)理论的(de)有效性(xìng)。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的(de)差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的(de)季节(jié)与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的(de)用途(tú)就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗物(wù)质会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的(de)动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 概率分布函数右连续怎么理解，什么叫分布函数的右连续