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宇宙中的暗物质之谜（第1页）

宇宙中的暗物质之谜

茫茫宇宙中，恒星间相互作用，做着各种各样的规则的轨道运动，而有些运动我们却找不到其作用对应的物质。因此，人们设想，在宇宙中也许存着我们看不见的物质，人们称之为暗物质。可到底什么是暗物质呢?

加利福尼亚大学欧文分校的天文学家维吉尼亚-崔伯认为，人类知道这种物质的存在已经几十年了，但却不知道它到底是什么。

暗物质与一般的普通物质有着根本性的区别。普通物质就是那些在一般情况下能用眼睛或借助工具看得见、摸得着的东西，小到原子，大到宇宙星体，近到身边的各种物体，远到宇宙深处的各种星系。普通物质总是能与光或者部分波发生相互作用或者在一定的条件下自身就能发光或者折射光线，从而被人们可以感知、看见、摸到或者借助仪器可以测量得到。但是暗物质却恰恰相反，它根本不与光发生作用，更不会发光，因为不发光又与光不发生任何作用，所以不会反射、折射或散射光，即它们对于各种波和光是一些透明体。

天文上用光的手段绝对看不到暗物质，不管是电磁波、无线电还是红外射线、γ射线、X射线这些统统都毫无用处。它不被人们的感官所感觉也不被目前的仪器所观测，故此，为了区分普通物质和这种特殊的物质，而将这种特殊的物质称之为“暗物质”。

100多年前，曾经有科学家认为，看似真空的宇宙空间并不空虚，而是有一种被称为“发光以太”的物质充斥着。这种神秘的东西从未被在地球上任何一个实验室里看到过，它被认为能够用来解释一个天体的引力是如何对另一个产生作用的。

虽然到19世纪末，“发光以太”也像无数其他的科学误解一样退出了历史舞台，但今天，另一种神秘的物质令天文学家们着迷，而它并没有随时间的推移而消失。

科学家们为何如此肯定暗物质的存在呢?

通过对星球及星云运动方式的观察以及在这方面长达几十年的不断研究，科学家认为，如果星球和气体云只是受到星云中所能看见物质的引力作用的话，那么它们旋转的速度就显得过快了。而星系群也有同样的情况，单个星系的运动无法通过目前天文学所能看到的物质的引力来解释。

因此，天文学家推论认为，星云被一个由不同于以往的不可见物质组成的巨大的晕圈所包裹着。虽然人们无法看到这种所谓的暗物质，因为它不具放射性能量，但它却有质量，这使得它能够提供支撑星云及星云群所需的所有额外引力。现在，即便是在宇宙哲学中它也是一个非常奇怪的命题。

天文学家并不能直接看到暗物质，但他们能通过观察星系群的引力透镜效果发现暗物质的作用。事实上，天文学家认为宇宙中存在着大量的暗物质，其数量与普通物质的比率可能为10：1，远远超过普通物质的数量。

大约65年前，科学家第一次发现了暗物质存在的证据。当时，弗里兹·扎维奇发现，大型星系团中的星系具有极高的运动速度，除非星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上，否则星系团根本无法束缚住这些星系。之后几十年的观测分析证实了这一点。尽管对暗物质的性质仍然一无所知，但是到了20世纪80年代，存在占宇宙能量密度大约20％的暗物质这一说法已被广为接受了。

如果暗物质能够被看到的话，那么大多数星云，包括我们所在的银河系要比现在在望远镜中所看到的大10倍，所有大家熟悉的恒星、星云、行星以及尘埃气体云只不过是很小的一部分了。

暗物质的存在是如此普遍又被证实是非常难以琢磨的。一部分原因是因为暗物质极少与普通的物质发生作用。

到目前为止，科学家对暗物质的探求努力仍无法进行。现在，只能在理论中推测它们可能的样子，而它们很可能与某种（或者几种）亚原子微粒非常相似。

暗物质存在与否，虽然已经得到初步证实。但暗物质由什么样的物质所形成?它们是什么样的粒子或是场，或是二者的统一体?仍然需要进一步的研究。

宇宙论的理论认为，暗物质可能有两种形态，一种称为热暗物质，即在宇宙形成物质世界时期，暗物质的候选者仍然保持其相对论性粒子状态；另一种称为令暗物质，即在宇宙形成物质世界时期，暗物质的候选者已经是非相对论性的粒子。这两者将在宇宙演化过程中起着不同的作用，但都不能没有。

如何探索、寻找和研究已被天文观测所证实的暗物质呢?这是21世纪科学的又一难题。