任何物质都是由元素组成的，那暗物质是不是物质

暗物质是不是物质?

暗物质（Dark matter）是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质。

组成暗物质的是“弱相互作用有质量粒子”（weakly interacting massive particle, WIMP），其质量和相互作用强度在电弱标度附近，在宇宙膨胀过程中通过热退耦合过程获得观测到的剩余丰度。

此外，也有假说认为暗物质是由其他类型的粒子组成的，例如轴子（axion），惰性中微子（sterile neutrino）等。

暗物质的存在已得到广泛认同，尽管人们对其属性了解甚少。目前已知的暗物质基本属性如下：

暗物质参与引力相互作用，因此是有质量的，但单个暗物质粒子的质量尚不能确定。暗物质是高度稳定的，由于在宇宙结构形成不同阶段都存在暗物质的证据，因此暗物质应该在宇宙年龄（百亿年）时间尺度上是稳定的。

暗物质，究竟是什么？

　　在20世纪90年代早期，关于宇宙的扩张，有一件事是相当肯定的。足够的能量密度可以阻止宇宙的膨胀和重新坍塌，而能量密度太小将无法让宇宙停止膨胀，但随着时间的推移，引力肯定会让宇宙膨胀减速。

　　图解：从引力透镜产生的效应，星系团CL0024+17内部被发现存在有一个暗物质圈，在这张哈勃太空望远镜像片里以蓝色显示出来。

　　当然，宇宙膨胀的减速还没有被观测到，但理论上来说，膨胀速度必定会减慢。宇宙充满了物质，万有引力将所有物质拉到了一起。在1998年，哈勃太空望远镜（HST）对非常遥远的超新星进行观测，这些观测表明，很久以前，宇宙的膨胀实际上比现在慢得多。

　　图解：被暗物质包围绕着的地球想像图

　　所以宇宙的膨胀并没有大家所想的那样因为引力而减缓，而是一直在加速。没有人预料到这一点，也没有人知道如何解释这个现象。

　　最终理论家提出了三种解释。或许这是被爱因斯坦引力理论长期废弃的结论，其中包括所谓的“宇宙常数”。或许因为有一些奇异的能量流体充斥在宇宙中。又或许是爱因斯坦的引力理论存在一些问题，而新的理论可能包括某种创造宇宙加速度的领域。理论家们仍然不知道正确的解释是什么，但他们给了这个解决方案一个名字，暗能量。

　　图解：由大型强子对撞机中的紧凑μ子线圈得到的希格斯玻色子产生时的景象。它是通过衰变为强子喷流的质子与电子的碰撞形成的。

　　通过将宇宙成分的理论模型拟合到宇宙学观察的组合中，科学家们给出了我们上文提到的成分，~68％暗能量，~27％暗物质，~5％正常物质。什么是暗物质？

　　我们更确定暗物质不是什么而非它是什么。首先，它是黑暗的，这意味着它不是我们看到的恒星和行星的形式。观测表明，宇宙中的可见物质太少，无法弥补观测所需的27％。

　　图解：今期与早期的宇宙质能分布饼图

　　其次，它不是正常物质的暗云形式，物质由称为重子的粒子组成。我们能知道这一点，是因为我们可以通过吸收穿过重子云的辐射来探测重子云。第三，暗物质不是反物质，因为我们没有看到反物质与物质湮灭时产生的独特伽马射线。最后，我们可以根据我们看到引力透镜现象的多少排除大型星系般大小的黑洞。

　　高浓度的物质会使远离物体的光线通过其附近时发生弯曲，但我们没有观测到足够的透镜现象来表明这些天体构成了所需的25%的暗物质。

　　图解：Abell 2744：潘多拉星团揭晓

　　在Abell 2744的新合成图像中捕获了有史以来星系团之间最复杂和最引人注目的碰撞之一。图中蓝色部分显示了全部质量瘤（主要是暗物质）的分布。

　　然而，在这一点上，暗物质还有其他可能的解释。暗物质可能由完全被束缚在褐矮星或小而稠密的重元素块中的重子物质组成。这种可能性被称为大质量致密晕天体或“MACHOs”。但最常见的观点是，暗物质根本不是重子，而是由其他更奇特的粒子组成，如轴子或WIMPS（大质量弱相互作用粒子）。

　　图解：暗物质在Oddball 星系中消失

　　研究人员惊讶地发现在NGC 1052-DF2星系中大部分（如果不是全部的话）暗物质都缺失了。

宇宙中究竟存不存在暗物质，暗物质究竟是什么物质？

看不见的暗物质-被公认为宇宙物质的主要组成部分

人们常说眼见为实、耳听为虚，但很多时候现实都无情地告诉我们，亲眼看到的东西也并不代表就是全面而真实的。比如，即便人类社会已经发展到如今这样看似发达的状态，我们可以通过很多探索仪器对地球之外的空间有更多了解。

但是，就人类目前能观测到宇宙物质而言，却只占据了这个庞大空间中的极小一部分(5%)，这其中就包括了大家都可以看到的满天繁星。也就是说，宇宙其实存在着可见和不可见的部分，而我们可以发现其存在的都称为可见宇宙。

事实上，不可见的宇宙物质才占据了宇宙的大部分空间(95%)，而至今都没见过其真面目的暗物质（85%），便是这些神秘的构成部分之一。暗物质这一种理论上存在的物质形态，虽然与其他任何一种我们已知的物质都有所不同，但却并不影响它被大多数科学家们公认为宇宙物质的主要组成部分。

暗物质是真的吗

简单来说，我们所知道的任何一种基本粒子都不是暗物质粒子，这也是为什么它的存在是在挑战粒子物理标准模型。我们可以通过它与引力之间的相互作用了解到，暗物质应该也具有质量这个属性，但每个暗物质的质量却难以确定。

与此同时，暗物质也基本上不会参与强相互作用和电磁相互作用。总是处于高度稳定状态的暗物质，可以在宇宙结构形成后的不同阶段找到其存在的证据。截至目前，虽然暗物质没有被科学家们直接观测到，但已有较多的证据可以说明，它的确广泛地存在于宇宙这个庞大的空间之中。

不管是可以作为研究暗物质的重要手段的星系团观测、对宇宙微波背景辐射各向异性的进行观测，还是大型计算机对宇宙演化大尺度结构的形成的模拟，都说明了宇宙中可见的物质总质量，远远低于宇宙质量的总和。并且，从宇宙总能量的这个角度来说，我们可以观测到的星际气体和天体，这些常规物质的总能量实际上只占据了4.9%左右。

虽然暗物质粒子跟常规物质的相互作用非常微弱，但这并不代表它永远都不可能被我们越来越精密的仪器探测到。在以后的时间里，我们可以通过探测器中的物质和暗物质粒子之间的相互作用，来“直接探测”暗物质粒子的存在；也可以“间接探测”暗物质在发生湮灭或衰变之后所释放出的普通物质信号；更能通过“加速器探测”的方式，寻找我们在粒子对撞机中在人为之下所产生的暗物质粒子。

暗物质从何而来

在充满了各种物质的复杂宇宙中，存在着许多大大小小的星系，而像我们银河系这样相对较大的星系，其周围通常都会存在一些围绕它运行得更小的星系。当科学家们在对这些特定的星系组合进行观测的时候发现，它们混乱的盘旋并不能用现有的模型来解释。

早在1922年的时候，天文科学家卡普坦就提出了星体周围应该存在一种我们无法看到的物质。1932年，研究人员在对银河系恒星的轨道速度进行测量的时候发现，该星系的质量无法解释这些星体所具备的特别快的移动速度。当时间来到90年代末，科学家维拉·鲁宾实现了对附近星系自转速率的测量。

并将其作为恒星和星系距离的函数，同时也将标准牛顿重力理论的预测值和实际的检测结果进行了对比。当恒星围绕母星系运行的时候，保持了近似圆形的运行轨道，而之所以恒星可以维持在这个特定的轨道上，则得益于重力的作用。再从牛顿方程预测来看，恒星如果无法确保因为重力而产生的力，刚好等于恒星沿着路径运动的力，便会直接坠入星系的中心、又或是飞入太空之中。

而在银河系中心附近，由于距离星系中心较远，以至于方程的两边无法进行很好的匹配。虽然，研究人员并没有对每个星系都进行这样的观测，但是，即便是存在一些细节上的不同的星系，对其观察到的本质相对而言却是普遍存在的。现有理论无法解释的现象说明了，如果不是我们还不了解惯性是怎么工作的、重力是怎么工作的，那就是这个方程式中的等号出错了。

于是，暗物质被提出来解释许多天文观测中难以解释的现象，比如那些疑似与牛顿万有引力相违背的现象。科学家们在结合了标准宇宙学模型和宇宙微波背景辐射观测之后，这种占据宇宙总能量密度26%左右、约占据宇宙总质量85%、不发出任何形式电磁辐射的暗物质，就这样通过宇宙间的引力效应间接推断出来了。

暗物质的未解之谜

我们对暗物质的了解还很有限，虽然，假设的弱相互作用粒子WIMP得到了很多人的支持，但科学家们至今依然无法确定它到底是什么。众所周知，普通物质都是由电子和质子这样的常见例子类型构成，而构成了宇宙物质85%的暗物质，是否也同样如此复杂却不得而知。

科学家们是在普通物质的引力相互作用中发现暗物质的，这在一定程度上说明了暗物质在宇宙中存在的主要途径应当也是如此。然而，想要在这个过程中了解到暗物质的真实本质，这却让我们所有研究人员都束手无策。而且，倘若暗物质粒子就是自身的反粒子，那么，这就说明了两个相遇的暗物质还会相互歼灭。

由于暗物质占据了宇宙空间物质的大部分，更远远超出了普通物质的体量，所以，我们一般都认为可能是暗物质在控制星系这种大型的组织结构。然而，关于暗物质的谜团实在是太多太多，而我们人类现在的探测技术又非常有限。简单来说，目前的暗物质还仅仅是一种理论上存在的物质，我们只能从一些有限的观测中推测出它的存在，而无法直接探测到它、以及揭示它的本质到底是什么。

科学家常说暗物质，它到底是什么？

随着人类对宇宙的不断探索，我们也逐渐认识到了宇宙的种种景象和奥秘。相比于我们自认为庞大的地球，与宇宙之间是不能相提并论的。按照现在我们观测到的宇宙来看，宇宙是一个充满黑暗且宽阔的空间，其中包含了数不尽的各类天体，并且还有一些无法解释却存在的暗物质。

在科学家的常年观测中，对于星系也基本有了了解，通常一个星系中包含了恒星、行星、气体、尘埃、暗物质等。一般星系中的其他物质在碰撞后就会产生相应的物质或景象，而暗物质却因为本质的特殊不会相撞，展现出来的大多是来回穿梭，就如同虚无却有形一般。

简述暗物质，为什么人类看不到“它”？

关于暗物质，其实它们不像我们日常能见到的物质，并且现在科学家也没有实质性的观测到暗物质的存在，只是通过某些手段能证明暗物质存在。首先暗物质具备几个特点，比如它存在质量，不与其他物质发生反应，包括暗物质，看不见等等。

在近些年的观测中，暗物质是伴随着星系而存在的，所以我们所存在的星系也是具有暗物质的。

暗物质具有看不见的特性，我们该如何去观察或研究？

其实对于暗物质，既然科学家有证明其存在的能力，那么对于暗物质也有独特的研究方法。在科学家的认知中，暗物质是存在质量的，那么它们也就会与重力有关。电磁力的作用是让物质相互吸引，所以在电磁力的影响下，暗物质同样也会受到电磁力的影响。只要暗物质具备电荷，那么暗物质之间就会有排斥或吸引的变化。

宇宙中原本存在着四种力，虽然这些力在生活中比较常见，并且我们也依靠这些力生存，比如万有引力。但是在数十年的研究中，科学家依旧没有发现这四种力是如何产生的，并且它们是否能融合或排列也是无法解释的，只是在科学实验中，这些力真实存在，并且通过这些力的作用，一些实验能够得出答案。

对于暗物质，在科学家的了解中，暗物质只具备四种力中的质量，而它并不能与电磁力或其他力产生影响，并且这些物质真实存在却无法观测到，所以就被称为暗物质。暗物质的研究，现在基本上还处于猜测阶段，科学家有哪些猜测，然后就会按照猜测的内容进行实验，最终证实猜测是否属实。

就比如科学家认为暗物质是由粒子构成的，所以实验就假设暗物质是由几种粒子构成，然后通过对所谓的暗物质的粒子进行相互作用的各种实验，如果实验中产生了其他反应或物质，那么就能证明暗物质是存在的。其实暗物质一直是只存在于猜测中的物质，毕竟现在还没有对其真正的认识数据。

人类诞生的时间与宇宙相比就如同“九牛一毛”，所以我们无需把目光放得太远。科学本质是从实践出发的，不过也可以通过猜测得出头绪。对于宇宙奥秘的研究，还需科技的发展才能让奥秘变得更加显著。

暗物质是东西吗

暗物质是天文学家卡普坦在1922年时提出的，宇宙中可能存在着一种看不见的物质。暗物质不和电磁波发生作用，也不反射光，所以不管用多厉害的望远镜通通观察不到。但是暗物质到底真的存在与否还有不少争议，需要我们继续去探索。