暗物质真的存在吗，那它究竟是什么？

武汉嘉瑞

作者：老街树
浩瀚无垠的宇宙总是能引发人们无穷的想象力与无尽的灵感，从古至今，人类对宇宙的探索就从未止步过。

当我们抬头仰望夜空时，可以很清晰地看到繁星点点的银河，但在我们肉眼无法辨认的未知黑暗中，是否会存在我们不曾知道的事物呢？

在我们认知范围内的物质：质子、原子、恒星、行星、星云、岩石、水、花草、树木、土地以及我们自己加在一起占整个宇宙不到5%，在剩余的95%中，有一部分就很可能是许多物理学家现在正尽力去寻找的物质——暗物质。

自牛顿发现万有引力定律以来，人们就一直尝试用引力理论来解释各种天体运动的规律，在数百年的探索过程中，暗物质的概念很早便开始形成雏形了。

科学家在研究宇宙学的问题时发现，如果宇宙中的全部物质都是发光物质（恒星、星系等）的话，许多现象的理论推测与实际观测不符合。因此，为了解决这一难题，科学家们便假设宇宙中存在着我们用光学手段探测不到的、但却可以参与引力作用的未知的物质，且这种物质的质量远远多于我们现在观测到的发光物质的质量，科学家们把这种物质叫做暗物质,英语叫Dark matter。

史上著名开尔文、庞加莱，都曾猜想过宇宙间存在 「黑体」。

事实上，暗物质最先靠最著名的广义相对论推导出来的。

早在1915年，爱因斯坦刚刚提出广义相对论的那一年，他就得出推论：宇宙物质的平均密度必须达到5×10^-30克／立方厘米，这样全宇宙才能保持稳定。后来经观测得出，宇宙物质密度远远小于这个理论值，竟整整小了100倍。

尽管当时，爱因斯坦不可能预知到这个观测值，但他知道这个的确很重要，还跟荷兰天体物理学家威廉·德西特，共同发表一篇有关宇宙存在「看不见物质」的论文。德西特后来还被天文学界誉为「暗物质和暗能量的理论先驱」。

1932年，荷兰天文学家——扬·奥尔特，提出了银河系中存在大量暗物质的设想。

▲兹威基

1933年，在加州理工上班的瑞士天文学家兹威基，在推算星系团平均质量时，发现星系质量与观测亮度相差160倍，因而推导出星系团里绝大部分物质都是看不见的。

有关暗物质的存在，最有力的证据就是「星系自转问题」和「引力透镜效应」。

1970年代，美国女天文学家薇拉·鲁宾就是最早从「星系自转问题」入手的。

我们都知道，太阳系所有行星都绕着太阳跑，距离太阳越远，公转速度越慢。根据引力理论，旋转星系也应该遵循这一规律（开普勒定律）才对，但是观测结果却大大出乎意料，处在远离星系中心的恒星，公转速度要比开普勒定律的理论值大很多，恒星速度越大，需要拉住它的引力就越大。

这种巨大引力是从哪里来的？这就是『星系自转问题』

结果只能导向一种解释，有暗物质存在，否则，旋转星系早散架了。

暗物质存在的另一个强有力证据，就是「引力透镜效应」。

既然暗物质具有引力效应，就应该造成广义相对论所预言的时空弯曲。

当光线透过弯曲的时空，就会产生偏转，就像光线在棱镜中出现折射现象一样。这就是爱因斯坦早有预言、并在天文学界反复观测证实了的「引力透镜效应，也有人叫『爱因斯坦望远镜』。

1980年，天文学家观测到类星体Q0957+561发出的光，就是两个一模一样的类星体，这是人类第一次观测到引力透镜效应。

引力透镜效应

从此以后，利用这种引力透镜效应，成为当代天文学家观测大尺度范围内的暗物质的最好方法。

这是子弹星系团的合成图像，子弹星系团是两个星系团碰撞的产物，粉色部分为普通物质，蓝色部分为暗物质，利用引力透镜观测得到。

这个暗星系全部由纯暗物质构成

2007年，天文学家观测到室女座星系团里的NGC4254，旁边存在着明显的引力效应，后来又经过荷兰射电天文望远镜和哈勃太空望远镜的多次观测，证实了该星系旁边存在着一个全部由纯暗物质构成的巨大存在，这个暗星系被命名为VIRGOHI 21——看不见任何一颗恒星、星体等普通物质，但存在一个巨大的引力场。

MACS1206星系团，周围存在大量的暗物质

2011年，天文学家又发现离我们45亿光年以外的MACS1206星系团，周围存在大量的暗物质，具有超强的引力，整个空间都出现了变形现象。

神秘的暗物质是不是无处不在，我们银河系存在着暗物质吗？

天文学家根据哈勃太空望远镜测得的数据，绘制成宇宙暗物质分布图。

首先，暗物质并非不是无处不在，它只是在宇宙某些地方聚集成团。

至于啥分布规律？不得而知。

因为从目前观测来看，暗物质既存在于星系团周围，也存在于看起来什么都没有的空间。

其次，银河系周围的确存在大量的暗物质。

根据引力理论，靠近银河系中心的恒星，应该旋转得比边缘的恒星更快，但经过多年天文观测发现，位于银河系内部和边缘的恒星们，大体都以同样的速度绕着银河系中心旋转。

这就意味着：银河系及其外盘存在着大量暗物质，半径为银河系半径10倍大！

暗物质也存在于地球附近甚至地核；当一股暗物质粒子穿过地球时，形成这种酷似头发的现象，NASA／JPL发布的暗物质示意图。

经过上百年的摸索，暗物质终于从理论走到前台，从被动发现转到主动探测，上到天上卫星探测器，下到地下深处的隧道，上到中国悟空号暗物质粒子探测卫星，下到锦屏地下实验室，再到欧洲的大型强子对撞机……

科学家们穷尽各种方法，想要直接观测到全宇宙最幽暗、最神秘的物质，一探究竟。

但结果还是知之甚少。

目前为止，能够确定的是，暗物质占整个宇宙物质成分的26.8%，暗物质的引力效应跟普通物质之间的引力一样，使得它们聚集成团，彼此向内拉拽。

从目前观测结果看，暗物质的运动速度远远低于光速。构成暗物质的粒子应该是电中性的。有科学家称，最有可能的是——已知61种基本粒子中的3种中微子和3种反中微子。暗物质也能湮灭成粒子与反粒子……当然，这一切还在探索中。

宇宙大尺度结构是纤维状结构和宇宙长城，这中间就是宇宙空洞，而支撑空洞存在的力量就是暗物质。

探测暗物质到底有啥用？

这就像人类在18世纪探知电为何物的当初，谁都无法想象21世纪电无处不在的时代一样。

何况暗物质关乎宇宙的最初奥秘，还决定着宇宙未来的命运，甚至可能决定着太阳系的未来。

根据普朗克卫星的观测数据，暗物质占整个可观测宇宙质量和能量的26.8%，暗能量占68.3%，普通物质只有4.9%。

更何况，暗物质还占据着全宇宙26%的话语权，人类尚且连4.9%的物质世界都还没搞懂的情况下，竟敢越俎代庖，敢说揭开宇宙奥秘了？

史蒂芬霍金曾经说过：「我们可能已经接近自然界的终极定律，有理由对此持谨慎乐观的态度」，我宁愿相信他是故意这样说的，有意忽略掉当今宇宙学的几大疑团，目的是为了望梅止渴，催人奋进。

毕竟，科学的本质其实是永远探知未知。未知永远比已知更多。

原文地址：今日头条  ,无意在网上看到这篇文章，深有同感。所以分享。