科學(xué)家們深信，有一種神秘的物質(zhì)，它們就像幽靈一樣彌漫在我們每個(gè)人周?chē)�，它可以輕易穿過(guò)每個(gè)人的身體而又不被人察覺(jué)，在幾千米深的地下，各國(guó)的科學(xué)家們已經(jīng)在試圖捉住它。誰(shuí)能第一個(gè)發(fā)現(xiàn)這種 “幽靈”，必將被載入史冊(cè)。

它已經(jīng)處在被發(fā)現(xiàn)的邊緣，時(shí)間緊迫，各國(guó)的科學(xué)團(tuán)隊(duì)都在爭(zhēng)先恐后！我國(guó)也不例外，就在今天，2015年12月17日，我國(guó)的一顆重要衛(wèi)星已經(jīng)升天，而目的，就是為了抓住你身邊的幽靈，它也是宇宙的幽靈，你猜錯(cuò)了，它不是中微子，而是暗物質(zhì)！

來(lái)自網(wǎng)友們的神評(píng)論

在科學(xué)界，科學(xué)家們?cè)缫殉姓J(rèn)了暗物質(zhì)的存在，然而，普通大眾卻并非如此。如果您曾經(jīng)對(duì)暗物質(zhì)感興趣，并去看相關(guān)文章，就會(huì)看到，網(wǎng)友們對(duì)暗物質(zhì)的評(píng)論可謂是五花八門(mén)，甚是精彩：

也許要用中國(guó)的陰和陽(yáng)才能解釋暗物質(zhì)；

以前說(shuō)有以太，后來(lái)說(shuō)以太不存在，現(xiàn)在又說(shuō)有暗物質(zhì)，不就是以太換個(gè)名字么？

暗物質(zhì)會(huì)不會(huì)是更高維度世界的某種能量對(duì)我們四維世界的影響？

暗物質(zhì)就是人死后的靈魂……

…………

以上網(wǎng)友們的評(píng)論代表了很多人的觀點(diǎn)，更有人認(rèn)為，暗物質(zhì)就是科學(xué)家們對(duì)一些理論無(wú)法自圓其說(shuō)后，拼湊出來(lái)的東西！

沒(méi)錯(cuò)！我們確實(shí)無(wú)法對(duì)一些理論“自圓其說(shuō)”了，哪些理論呢？比如牛頓的萬(wàn)有引力，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論等等。

萬(wàn)有引力也出問(wèn)題了？！

是的！來(lái)，咱們一起看看，到底出了啥問(wèn)題。

開(kāi)普勒第二定律示意圖

開(kāi)普勒第二定律告訴我們，行星圍繞中央恒星公轉(zhuǎn)時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)，恒星和行星的連線所掃過(guò)的面積都是相等的。這不難理解，行星距離恒星遠(yuǎn)時(shí)，軌道速度慢，而距離恒星近時(shí)，軌道速度快，因?yàn)榇藭r(shí)兩者的引力因?yàn)榫嚯x變近而增大，如果軌道速度不增加，那么離心力也不會(huì)增加，結(jié)果就是，行星會(huì)沖向恒星的懷抱，變成一團(tuán)氣體。

太陽(yáng)系各大行星的軌道速度示意圖

在太陽(yáng)系內(nèi)，距離太陽(yáng)越近的行星，軌道速度越大，可以這樣去理解：距離越靠近，引力就越大，如果軌道速度不大的話(huà)，就會(huì)被太陽(yáng)吸進(jìn)肚子里。

設(shè)想一下，如果咱們地球具有水星的軌道速度會(huì)怎樣？

回答：當(dāng)然會(huì)飛出去，遠(yuǎn)離地球軌道！這類(lèi)似于一滴水從旋轉(zhuǎn)的雨傘上飛出去。

同理，如果水星具有地球的速度呢？那么它無(wú)疑將被太陽(yáng)吞沒(méi)。

現(xiàn)在，問(wèn)題來(lái)了。

如果既要地球具有水星的速度，又要地球保持在如今這溫暖如春的軌道上，該怎么辦？

回答：增加地球質(zhì)量！

地球質(zhì)量變大，它跟太陽(yáng)的萬(wàn)有引力就增強(qiáng)，這增加的引力才能抵抗因速度增加而帶來(lái)的離心力。

咦，這萬(wàn)有引力不是在太陽(yáng)系工作得好好的嗎？瞧你這一驚一乍！

是哦，好像真沒(méi)出什么問(wèn)題呢，非常抱歉！要不，咱們沖出太陽(yáng)系，到銀河系外逛逛？

圖為銀河系，起初，天文學(xué)家們認(rèn)為銀河系屬于旋渦星系。后來(lái)，2005年時(shí)，通過(guò)斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡證實(shí)：銀河系屬于棒旋星系。

銀河系就是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的大盤(pán)子，如上圖，可以看見(jiàn)，銀河系中心部分最亮，因?yàn)槟抢锏暮阈嵌嗳绾愫由常瑩Q言之，銀河系的大部分質(zhì)量集中在中央部分。

根據(jù)開(kāi)普勒定律和牛頓定律，咱們就算不用去測(cè)量，推也能推算出，銀河系中央部分旋轉(zhuǎn)速度最快，而距離銀心越遠(yuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度就越慢。很簡(jiǎn)單，只要把銀河系的中央部分當(dāng)成是太陽(yáng)，把銀河系的旋臂當(dāng)成是行星就可以啦。

拉普拉斯被譽(yù)為法國(guó)的牛頓，他在天體力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)上有著杰出的貢獻(xiàn)。有一次，拿破侖看完拉普拉斯寫(xiě)的巨著《天體力學(xué)》后，問(wèn)拉普拉斯：為何在你的書(shū)中一句也不提上帝？

拉普拉斯說(shuō)：“陛下，我不需要那個(gè)假設(shè)。”

是的，天體應(yīng)該怎么運(yùn)動(dòng)，我們并不需要上帝來(lái)插手，有牛頓即可。

所以，根據(jù)人類(lèi)的現(xiàn)有知識(shí)，銀河系應(yīng)該是這樣運(yùn)動(dòng)的。

理論上銀河系如這般運(yùn)動(dòng)。

然而呢？觀測(cè)的事實(shí)卻讓人大跌眼鏡。

現(xiàn)實(shí)中銀河系是這般運(yùn)動(dòng)。

看出來(lái)了嗎？咱們放在一起對(duì)比看看。

左為理論中運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，右為現(xiàn)實(shí)中的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)

大量觀測(cè)表明，銀河系的旋臂并沒(méi)有因?yàn)榫嚯x銀心遠(yuǎn)而速度有所減慢！

這是怎么回事？這不就類(lèi)似于，雖然地球擁有水星的速度，卻又沒(méi)有被甩出軌道一樣？

怎么解釋?zhuān)恐挥袃煞N可能：

要么，牛頓和愛(ài)因斯坦錯(cuò)了，現(xiàn)有的物理學(xué)有問(wèn)題，而且是大問(wèn)題！（這想一想就讓人很興奮呢，科學(xué)從不怕錯(cuò)，就怕遲遲沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)。）

要么，銀河系外圍的旋臂周?chē)�，有大量的不發(fā)光物質(zhì)，也就是暗物質(zhì)。暗物質(zhì)的質(zhì)量很大，它增加了跟銀心的引力。這類(lèi)似于上文咱們說(shuō)的，要想地球擁有水星的軌道速度卻又不被甩出軌道，辦法是增加地球的質(zhì)量。

七八十年了，真的，人們一直想找出牛頓和愛(ài)因斯坦他們的理論中到底哪里出問(wèn)題了，但是非常可惜，一直沒(méi)找到。

沒(méi)找到不代表沒(méi)有！也許1千年后，人們就能發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力理論中的錯(cuò)誤了！

但是，既然你舍得花這1千年，為什么就不花幾十年去研究一下另一種可能呢——暗物質(zhì)。

正如福爾摩斯的名言：排除一切不可能的，剩下的即使再不可能，那也必定是真相。

這就是為什么，科學(xué)家們深信：宇宙中有暗物質(zhì)。

其實(shí)，說(shuō)真的，科學(xué)家們壓根才不希望有暗物質(zhì)這個(gè)家伙，但他們走投無(wú)路了你知道嗎！

根據(jù)數(shù)十年的觀測(cè)和各種方式的計(jì)算得出，咱們平常所見(jiàn)到的由原子構(gòu)成的物質(zhì)不到5%。

放眼太空，漫天星辰，我們以為看到了宇宙的絕大部分實(shí)體，然而滑稽的是，無(wú)論我們用多么先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡，也無(wú)論我們仰望星空多久，我們所能看到的，原來(lái)連宇宙那冰山一角都不到。這實(shí)在是太讓人驚奇了！

暗物質(zhì)是什么？

誰(shuí)要是知道暗物質(zhì)是什么，那就算頒給他10個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)也是非常合算的。但是沒(méi)有人知道它到底是什么。科學(xué)家們只能根據(jù)種種觀測(cè)的事實(shí)和現(xiàn)有理論去推測(cè)暗物質(zhì)的一些性質(zhì)。

伸手不見(jiàn)五指的夜，我們看不見(jiàn)黑暗中的人，但是用一般的紅外夜視儀就能看到。而暗物質(zhì)因?yàn)椴话l(fā)出任何電磁波，故用任何儀器也看不到它。不發(fā)出電磁波也就算了，它也不吸收，并且也不反射電磁波。這就麻煩了，也就是說(shuō)，目前我們甭想觀測(cè)到它。

那能觸摸到它們嗎？也不能，不少科學(xué)家認(rèn)為，暗物質(zhì)其實(shí)就在我們的身邊，它們的速度很快，比步槍的子彈速度還要快幾百倍，它們能輕易穿過(guò)我們的身體而我們卻毫無(wú)察覺(jué)。

這這這……怎么弄？這種如幽靈一樣的家伙，它到底有什么？！

報(bào)告：它有質(zhì)量，參與引力的作用！

打個(gè)比方，小明每天走進(jìn)臥室的時(shí)候，都會(huì)感覺(jué)到有什么東西在摸他一下，但是呢，小明又看不到、摸不到逮不到這個(gè)東西，你說(shuō)你說(shuō)，小明該有多抓狂？！

是的，科學(xué)家們現(xiàn)在也很抓狂，他們說(shuō)，現(xiàn)代物理學(xué)的天空有兩大朵烏云，一個(gè)是暗物質(zhì)，一個(gè)是暗能量！

又來(lái)了，烏云可不要太多噢。20世紀(jì)初，開(kāi)爾文勛爵就說(shuō)物理學(xué)的天空飄著兩朵烏云，現(xiàn)在又來(lái)了。

但是！

諸位，你們不覺(jué)得這很幸運(yùn)嗎？沒(méi)有烏云，怎有撥云見(jiàn)日？

20世紀(jì)初的烏云已煙消云散，只留下滿(mǎn)天的光輝——相對(duì)論和量子力學(xué)的誕生。這兩大學(xué)科深深地影響了我們生活的方方面面，就連你手機(jī)上的導(dǎo)航，那也是相對(duì)論和量子力學(xué)的小小運(yùn)用之一。

百年前的烏云我們難以感受其精彩和驚心動(dòng)魄，因?yàn)槟菚r(shí)我們都還沒(méi)出生，而感受到了的，曾經(jīng)處在浪潮之巔的那些人，他們已然成為偉人，被后人一遍又一遍述說(shuō)。

現(xiàn)在，此刻的這兩朵烏云，目前還只有各國(guó)正在研究暗物質(zhì)的那些科學(xué)團(tuán)隊(duì)最能體會(huì)。他們已隱隱地感到，暗物質(zhì)已經(jīng)處在被發(fā)現(xiàn)的邊緣。

我國(guó)暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星

既然暗物質(zhì)如此神出鬼沒(méi)，我國(guó)的探測(cè)衛(wèi)星又怎么能捕捉到它呢？答案是，探測(cè)衛(wèi)星并不能捕捉到它。

而是，科學(xué)家們根據(jù)現(xiàn)有理論推測(cè)，暗物質(zhì)可能是一種叫做“大質(zhì)量弱相互作用粒子”的粒子，簡(jiǎn)稱(chēng)WIMP。雖然暗物質(zhì)有很多候選者，但目前WIMP是暗物質(zhì)最有希望的候選者。絕大多數(shù)粒子都有反粒子，就像質(zhì)子、電子的反粒子分別是反質(zhì)子、反電子。

科學(xué)家們認(rèn)為WIMP也有反粒子，當(dāng)WIMP與它的反粒子發(fā)生湮滅時(shí)，或者自身發(fā)生衰變時(shí)就會(huì)放出大量能量，而這些能量多以伽馬射線、反質(zhì)子和正電子釋放出來(lái)。我國(guó)的探測(cè)衛(wèi)星恰好就能探測(cè)到這些高能電子和伽馬射線，其探測(cè)能力超越其他國(guó)家已經(jīng)發(fā)射了的暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星。

雖然宇宙深處很多天體也會(huì)釋放伽馬射線，比如脈沖星，但是，可以通過(guò)技術(shù)和觀測(cè)的手段把這些不同能量的伽馬射線排除掉。假如能捕捉到前所未見(jiàn)的伽馬射線和高能電子，那么，就有極大的可能是暗物質(zhì)釋放出來(lái)的，從而也就間接地探測(cè)到了暗物質(zhì)。

圖為我國(guó)暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星

這是一種幸運(yùn)

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者李政道曾認(rèn)為, 對(duì)暗物質(zhì)的研究將預(yù)示著物理學(xué)又一次翻天覆地的革命。而很多前沿科學(xué)家，他們的內(nèi)心其實(shí)早有預(yù)感：今天物理學(xué)面臨的狀況與19世紀(jì)末、20世紀(jì)初誕生相對(duì)論和量子力學(xué)時(shí)非常類(lèi)似。

圖為中國(guó)四川美麗的錦屏鎮(zhèn)，在這里有一個(gè)地下暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)室。

中國(guó)錦屏極深地下暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室深2400米。

也許可以用幸運(yùn)來(lái)形容，假設(shè)暗物質(zhì)的質(zhì)量只占宇宙總質(zhì)量的萬(wàn)分之一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于普通物質(zhì)，那么，暗物質(zhì)雖然會(huì)產(chǎn)生引力，但是極小，帶來(lái)的后果就是，人類(lèi)得等幾百年，甚至上千年后才能察覺(jué)到有暗物質(zhì)這種東西存在。

在宇宙中，暗物質(zhì)的質(zhì)量比我們所能見(jiàn)到的普通物質(zhì)要大好多倍，這讓我們得以輕易覺(jué)察到它們的存在，對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，或者對(duì)于我們這一代人來(lái)說(shuō)，又何嘗不是一種幸運(yùn)？

暗物質(zhì)對(duì)于現(xiàn)代人，就好似電磁波對(duì)于千年前的古人，不同的是，古人不知有電磁波，而我們，已在上天入地尋找暗物質(zhì)。