宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中进行(xíng)了(le)超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出(chū)版的(de)自然(rán)哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们(men)就(jiù)会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的(de)天(tiān)体通(tōng)过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团(tuán)的质(zhì)量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量(liàng)各个(gè)星系(xì)的光(guāng)度(dù)。

第二种是(shì)动(dòng)力(lì)学(xué)质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各(gè)个(gè)星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系(xì)的(de)速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的(de)引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了(le)这样部(bù)分不可见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当(dāng)时的(de)人(rén)们对这样的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一(yī)次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星(xīng)系当(dāng)中如果没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外(wài)围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异(yì)常的(de)结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

a的负一次方是多少矩阵，a的负一次方是多少线性代数ding="async" data-ratio="0.46758039008961516" data-type="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科学家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质(zhì)量(liàng)占整(zhěng)个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它(tā)的(de)附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物(wù)质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的(de)方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分的(de)普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气(qì)体所(suǒ)在的(de)中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身并不(bù)是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的(de)东(dōng)西(xī)的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量(liàng)区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是(shì)当星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通无(wú)阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相(xiāng)同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通(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，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻(xún)找这些(xiē)不同的目(mù)标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地a的负一次方是多少矩阵，a的负一次方是多少线性代数下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们(men)发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可(kě)能是(shì)人(rén)类发现暗物(wù)质的(de)第一个直接证据(jù)。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太a的负一次方是多少矩阵，a的负一次方是多少线性代数阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流(liú)，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利(lì)游(yóu)客的数(shù)量也符合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不(bù)存(cún)在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动(dòng)力(lì)！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 a的负一次方是多少矩阵，a的负一次方是多少线性代数