20世纪90年代.天文科学家根据观察得出了一个惊人的结论：宇宙中最重要的成分是暗物质和暗能量.暗物质占宇宙25%.暗能量占70%，通常所观测到的普通物质只占宇--宙质量的5%.这个结论与我们传统的认识相去甚远.我们现在已知的一切行星、恒星、星系、黑洞……这样一个庞大的我们能看到的宇宙仅仅是真正宇宙的5%.真让人不可思议.
一个令人难以置信的结论
科学的大发现往往是与感官的直觉相冲突的.400年前哥白尼提出日心说的时候.很少有学者认为这是对宇宙的真实描述.明明看到的是太阳每天东升和西落.怎么会是地球围绕太阳转呢？人们花了几代人的时间才接受了日心说，为了宣传、捍卫和发展哥白尼的学说.布鲁诺甚至付出了生命的代价.达尔文提出生物进化论时曾遭到反对者的嘲笑.辱骂达尔文是“与猴子有血缘关系的人”.《物种起源》出版已经过去150多年了.人们还继续争论着进化论的对与错.不过.我们的祖先是类人猿，这并非是异想天开.有大量的化石和标本，以及生物学、地理学、遗传学、古生物学等各个学科的研究.都支持这一结论.
暗物质的提出尽管“骇人听闻”.然而我们必须改变我们的传统认识。接受这一新的观点，虽然我们还不知道暗物质和暗能量是什么.因为这一理论不是某个人头脑发热的突发奇想，而是有科学事实依据的.是建立在天文观测数据的基础上的.既然暗物质“看不见”。人们又是怎么觉察到它的存在呢？
暗物质存在的证据
1933年，瑞士天文学家兹威基在观测距离地球3.2亿光年的“后发座星系团”时.发现在大星系团中星系运动速度非常大.用星系团中所有看得见的物质算出的引力远不能束缚住它们，除非将星系团质量增大100倍以上.这个发现首次暗示有大量的完全不同于我们所熟知的另类物质的存在.我们把通常所知的普通物质称为重子物质.其质量主要由质子、中子提供，而把这种未知的另类物质称为暗物质.
后来，天文学家同时用“光学方法”和“力学方法”来测量许多天体的质量.“光学方法”的原理是：恒星的亮度与它的质量相关.恒星的质量大，内部的压力和温度就高，产生核聚变反应的效率也高.因此，通过恒星的亮度就可以求出恒星的质量.“力学方法”的原理是：处于星系团内部的星系朝着各个方向不停地运动，但整个星系团总质量所产生的引力拉拽着高速运动的星系。使其不会飞出星系团.星系的速度越大，需要的引力也越大.所以从星系运动速度的平均值就能求出星系团的全部质量.科学家通过两种方法测量的结果发现.用力学方法测出的质量总比用光学方法测出的质量大几百倍.也就是说.在星系团中存在着大量的“看不见的物质”.正是这种看不见的物质所产生的引力像锁链一样使星系保持在星系团之内.
1980年前后.美国天文学家鲁宾等人对许多星系的旋转速度进行了详细的观测研究.发现了奇怪的现象.按照常理.如果一个系统的主要质量集中在中心的话.离中心近的地方要比远的地方引力大.物体需要更大的旋转速度.用离心力抵消引力.才能不被吸引到中心去.鲁宾观测的仙女座星系也是在中心部分集中了最多的可见质量.本以为在这个星系中也是离星系中心的地方旋转速度大.但通过比较仙女座星系的气体旋转速度.发现从中心到外围其数值基本没有变化.确凿地证明除了在星系中心附近的发光物质以外.在远离中心甚至在星系晕中均还有大量暗物质存在.
此外.引力透镜效应的观测研究.也能得出同样的结论.一个远处天体所发出的光.在达到观测者之前必然要受到中间天体的引力透镜作用.所以.观测者所看到的像.不仅反映了作为“光源”的远处天体的性质.同时反映了作为“透镜”的中间天体的性质.从天文学家观测到的大量引力透镜现象.也可以看出中间天体应包含有大量的暗物质.
以上事实表明.暗物质存在的天文观测证据已相当丰富.宇宙中有太多不用暗物质我们就无法解释的东西.暗物质是星系的锁链.没有暗物质的宇宙模型是无法成立的.
什么是暗物质
天文学上已证实了暗物质的存在.这一科学的推断已被人广泛接受.但什么是暗物质呢？暗物质与一般的普通物质有着根本性的区别.在我们的生活中.看不见的东西很多，比如，空气就看不见，但我们可以通过压力或浮力感知它的存在.也可以通过旗帜的飘动或帆船的航行感知它的存在.再比如.电磁波中我们仅能看到占其中很少部分的可见光，其他波段的电磁波如伽马射线、x射线、紫外线、红外线、微波等我们都看不见.但是我们可以借助特定波段的感光元件来探测它们.而暗物质的“看不见”是完全不同的.到目前为止.无论用什么波段的光去观测.我们都看不到暗物质.也就是说.暗物质没有发出任何可以被探测的光.
无论用什么样的望远镜都看不到它的真容.但它却一直通过引力极大地影响着周围天体的运动.暗物质是宇宙中“看不见的统治者”，它对恒星、星系等天体的诞生起着重要作用.科学家已证明黑洞、褐矮星都不是暗物质.并且它们的总质量也达不到星系总质量的10%.此外.科学家还知道暗物质不可能是由原子构成的物质.宇宙早期存在的组成原子的质子和中子远远达不到暗物质所需要的量.这些暗物质的候选者都落选了.
那么.要成为暗物质至少应具备以下四点条件.首先.暗物质不发射任何波长的光，既不发射光子.也不吸收或散射光子.是实实在在的“暗”.其次.暗物质几乎与所有的东西（包括原子或其他的暗物质）都不发生碰撞，也不参与电磁作用.而是直接穿过物体。人们目前只能通过引力产生的效应感受它的存在.第三.在宇宙早期.暗物质的速度几乎是零.是运动得非常慢的冷暗物质.第四.暗物质在宇宙中存在的数量非常大.约是可见物质的5倍.可见虽然暗物质存在的数量如此庞大.可是我们要想确实捕捉到这种神秘的物质.还需要特别的手段.
责任编辑 林洋