暗物质是什么 反物质vs暗物质

浩瀚无垠的宇宙中，经过天体物理学家的探索与研究，我们发现我们所能观测到的发光天体（包含放射出 X 射线和 γ 射线的星体）的质量只占宇宙物质总体质量的一小部分。而其中更为宏观的部分质量一份来自于我们至今仍未了解的事物。这种存在却无形的事物，我们称之为“暗物质”。

科学家对暗物质的首次认识可回溯至 20 世纪 30 年代初期。1933 年，瑞士天文学家兹威基在估算后发座星系团的总质量时，使用了两种不同的方法：光度法和动力学法。最终通过动力学法计算得出的质量竟然比光度法计算得出的质量大了足足 400 倍！如此巨大的误差只有一个解释：发光天体的质量仅仅是星系团质量的一部分，而其质量大部分仍不知踪影。他将这种现象称为“缺失质量”。

这一发现当时并没有引起足够的重视。直到 1978 年，一些射电天文学家在系统性地测量旋涡星系的转动曲线期间发现，无论物体离星系中心多远，它们的线性速度都是相同的。这个观测结果与我们熟知的太阳系截然不同。在太阳系中，行星离中心越远，线性速度就越低。这是令人熟知的开普勒定律告诉我们的。而同样受万有引力作用而产生的围绕星系运动的天体也应该遵循开普勒定律！为此，有科学家提出了假设，如果假设在星系的周围还存在着暗物质，那么我们所观测到的星系运行状况才能够与开普勒定律的计算结果相符合。由此，除了星系发光天体之外，必定还存在大量的看不见的暗物质的观念逐渐被人们所接受。在此观点的指导下，科学家又发现了更多暗物质存在的证据。例如，1983 年发现 R15 恒星距离银河系中心 20 万光年，径向速度高达每秒 465 米。想要产生如此大的速度，银河系的总质量至少需要比发光区域的质量大 10 倍才行。

科学家在对宇宙起源的理论研究中，也明确感觉到暗物质的存在才能够使得他们的理论自圆其说。

那么，暗物质究竟是什么呢？对此，科学家提出了很多猜想。有人说暗物质是弥散在宇宙空间中的气体；也有人说它可能是宇宙中的尘埃；甚至有人猜测它可能是已经变暗的“死亡恒星”，甚至是黑洞。尽管这些猜想都有各自的缘由，但由于缺乏强有力的证据，因此并未得到学术界的认可。

在众多暗物质候选者中，中微子最受科学家青睐。因为中微子是一种在宇宙中确实存在且数量极其庞大的粒子。特别是 1980 年，苏联理论与实验物理研究所宣布中微子的静止质量可能不为零，这让人们对中微子和暗物质之间的关系有了丰富的遐想空间。由于中微子的数量如此庞大，即使它的静止质量非常小，其总质量仍然十分可观。绝大多数的中微子不发光，它们与电磁作用的交互非常微弱，等等，这些特性使其非常符合暗物质的描述。

粒子物理学家还预测了一系列新粒子作为暗物质的候选者，例如万有引力子、光子、胶子、Z 粒子等。遗憾的是，这些推论的新粒子至今仍未被发现。看来要揭开暗物质的真面目，仍是一条任重而道远的路途。