宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除(chú)了(le)一(yī)个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发(fā)现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力定(dìng)律的(de)时候，他们就会知道，周围(wéi概率分布函数右连续怎么理解，什么叫分布函数的右连续)一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成的(de)巨(jù)大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质(zhì)量(liàng)所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该被抛出(chū)星(xīng)系(xì)团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的(de)人们(men)对这样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让(ràng)人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过(guò)射(shè)电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的(de)第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还(hái)发现了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析概率分布函数右连续怎么理解，什么叫分布函数的右连续。但是科学(xué)家们(men)使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成(chéng)这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们(men)的轨道(dào)，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味着我们需(xū)要对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在(zài)星系(xì)的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大(dà)部(bù)分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是(shì)集中(zhōng)在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实(shí)这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过(guò)了(le)这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上(shàng)留下了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过(guò)对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应(yīng)该(gāi)是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射(shè)的(de)测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗(àn)物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒子(zi)所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何(hé)实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都(dōu)是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么(me)如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年度(dù)周(zhōu)期(qī)信(xìn)号(hào)的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前(qián)的(de)实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验室(shì)是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇概率分布函数右连续怎么理解，什么叫分布函数的右连续宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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