宇宙是“secx的不定积分推导过程，secx的不定积分推导过程图片人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们(men)在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效(xiào)证据(jù)。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发(fā)现了(le)海王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的(de)各个星系(xì)相对(duì)于星系(xì)团的运动速(sù)度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系的速(sù)度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力(lì)是无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才(cái)再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观(guān)测仙(xiān)女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来(lái)吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的(de)恒(héng)星(xīng)早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种(zhǒng)secx的不定积分推导过程，secx的不定积分推导过程图片相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方(fāng)法就(jiù)是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于(yú)银河系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上，距离银(yín)河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来(lái)越多的(de)研(yán)究人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据(jù)星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星数量却只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对(duì)其(qí)进行了(le)40个小时的(de)详细(xì)测(cè)量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可(kě)以用正常的(de)物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪的是，它(tā)的(de)附(fù)近没有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外(wài)，另(lìng)一种可能就(jiù)是(shì)人类对(duì)引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学(xué)家还引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗(àn)物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年(nián)的子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体的相互(hù)作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域(yù)到底是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到(dào)很(hěn)多星系似乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产生了(le)巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不(bù)是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了(le)什(shén)么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团观测(cè)的时候(hòu)，发现它(tā)的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背景分离(lí)后的(de)二值(zhí)图像进(jìn)行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了(le)很多不同的(de)观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的(de)假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方(fāng)式(shì)也不相(xiāng)同。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任何实(shí)质(zhì)性(xìng)的发现，除(chú)了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完(wán)全一(yī)致，这(zhè)是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然(rán)也(yě)可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的(de)差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了(le)。费米实secx的不定积分推导过程，secx的不定积分推导过程图片验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会(huì)不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动(dòng)力(lì)！

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