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)人周圍，它可以輕易穿過每個(gè)人的身體而又不被人察覺，在幾千米深的地下，各國的科學(xué)家們已經(jīng)在試圖捉住它。誰能第一個(gè)發(fā)現(xiàn)這種 “幽靈”，必將被載入史冊。

它已經(jīng)處在被發(fā)現(xiàn)的邊緣，時(shí)間緊迫，各國的科學(xué)團(tuán)隊(duì)都在爭先恐后！我國也不例外，就在今天，2015年12月17日，我國的一顆重要衛(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)！

來自網(wǎng)友們的神評(píng)論

在科學(xué)界，科學(xué)家們早已承認(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，甚是精彩：

也許要用中國的陰和陽才能解釋暗物質(zhì)；

以前說有以太，后來說以太不存在，現(xiàn)在又說有暗物質(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)一些理論無法自圓其說后，拼湊出來的東西！

沒錯(cuò)！我們確實(shí)無法對(duì)一些理論“自圓其說”了，哪些理論呢？比如牛頓的萬有引力，愛因斯坦的廣義相對(duì)論等等。

萬有引力也出問題了？！

是的！來，咱們一起看看，到底出了啥問題。

開普勒第二定律示意圖

開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。

太陽系各大行星的軌道速度示意圖

在太陽系內(nèi)，距離太陽越近的行星，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，就會(huì)被太陽吸進(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？那么它無疑將被太陽吞沒。

現(xiàn)在，問題來了。

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，它跟太陽的萬有引力就增強(qiáng)，這增加的引力才能抵抗因速度增加而帶來的離心力。

咦，這萬有引力不是在太陽系工作得好好的嗎？瞧你這一驚一乍！

是哦，好像真沒出什么問題呢，非常抱歉！要不，咱們沖出太陽系，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，2005年時(shí)，通過斯皮策空間望遠(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)的大盤子，如上圖，可以看見，銀河系中心部分最亮，因?yàn)槟抢锏暮阈嵌嗳绾愫由�，換言之，銀河系的大部分質(zhì)量集中在中央部分。

根據(jù)開普勒定律和牛頓定律，咱們就算不用去測量，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。很簡單，只要把銀河系的中央部分當(dāng)成是太陽，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的巨著《天體力學(xué)》后，問拉普拉斯：為何在你的書中一句也不提上帝？

拉普拉斯說：“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插手，有牛頓即可。

所以，根據(jù)人類的現(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)

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

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

怎么解釋？只有兩種可能：

要么，牛頓和愛因斯坦錯(cuò)了，現(xiàn)有的物理學(xué)有問題，而且是大問題�。ㄟ@想一想就讓人很興奮呢，科學(xué)從不怕錯(cuò)，就怕遲遲沒有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)。）

要么，銀河系外圍的旋臂周圍，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。這類似于上文咱們說的，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因斯坦他們的理論中到底哪里出問題了，但是非�？上�，一直沒找到。

沒找到不代表沒有！也許1千年后，人們就能發(fā)現(xiàn)萬有引力理論中的錯(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，但他們走投無路了你知道嗎！

根據(jù)數(shù)十年的觀測和各種方式的計(jì)算得出，咱們平常所見到的由原子構(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，無論我們用多么先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡，也無論我們仰望星空多久，我們所能看到的，原來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。但是沒有人知道它到底是什么�？茖W(xué)家們只能根據(jù)種種觀測的事實(shí)和現(xiàn)有理論去推測暗物質(zhì)的一些性質(zhì)。

伸手不見五指的夜，我們看不見黑暗中的人，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，目前我們甭想觀測到它。

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，它們能輕易穿過我們的身體而我們卻毫無察覺。

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，你說你說，小明該有多抓狂？！

是的，科學(xué)家們現(xiàn)在也很抓狂，他們說，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！

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

但是！

諸位，你們不覺得這很幸運(yùn)嗎？沒有烏云，怎有撥云見日？

20世紀(jì)初的烏云已煙消云散，只留下滿天的光輝——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。

現(xiàn)在，此刻的這兩朵烏云，目前還只有各國正在研究暗物質(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。

我國暗物質(zhì)探測衛(wèi)星

既然暗物質(zhì)如此神出鬼沒，我國的探測衛(wèi)星又怎么能捕捉到它呢？答案是，探測衛(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，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，簡稱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。我國的探測衛(wèi)星恰好就能探測到這些高能電子和伽馬射線，其探測能力超越其他國家已經(jīng)發(fā)射了的暗物質(zhì)探測衛(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，可以通過技術(shù)和觀測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)釋放出來的，從而也就間接地探測到了暗物質(zhì)。

圖為我國暗物質(zhì)探測衛(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)非常類似。

圖為中國四川美麗的錦屏鎮(zhèn)，在這里有一個(gè)地下暗物質(zhì)探測實(shí)驗(yàn)室。

中國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)來形容，假設(shè)暗物質(zhì)的質(zhì)量只占宇宙總質(zhì)量的萬分之一，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，帶來的后果就是，人類得等幾百年，甚至上千年后才能察覺到有暗物質(zhì)這種東西存在。

在宇宙中，暗物質(zhì)的質(zhì)量比我們所能見到的普通物質(zhì)要大好多倍，這讓我們得以輕易覺察到它們的存在，對(duì)于人類來說，或者對(duì)于我們這一代人來說，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)。