既然看不見也摸不着，爲什麼科學家卻相信，宇宙中充斥着暗物質？

科學家告訴我們，宇宙中很可能充斥着一種被稱爲“暗物質”的神秘物質，以至於在可觀測宇宙中，它們的總質量是普通物質（即我們可以直接探測到的物質）的5倍有餘，由於這種物質幾乎不參與電磁相互作用，所以對於我們來講，這種物質看不見也摸不着，也正因爲如此，它們才被稱爲暗物質。

那麼，既然看不見也摸不着，爲什麼科學家卻相信，宇宙中充斥着暗物質呢？下面我們就來聊一下這個話題。

從20世紀初開始，科學家就發現了一種現象：在一些星系中，恆星的運動模式似乎“很不正常”，因爲它們圍繞星系中心運動的速度實在是太快了，而以它們的速度，僅憑星系中可見物質產生的引力根本不可能對其進行有效地束縛。

在此之後，隨着觀測水平的日益進步，科學家逐漸意識到，這樣的現象在宇宙中普遍存在，觀測數據表明，大量星系的旋轉速度都遠遠超過了理論值的上限，甚至連我們所在的銀河系也不例外。爲什麼會這樣呢？一種合理的推測就是，應該是有某種不可見的物質產生了“額外”的引力。是的，這種假想中的“不可見的物質”，後來就被稱爲暗物質。

由此可知，雖然暗物質是不可見的，但它們卻有質量，可以產生引力，進而影響到周圍的普通物質，而這正是科學家最初意識到暗物質可能存在的原因。

根據廣義相對論，引力的本質其實是時空的彎曲，而由於暗物質對光是“透明”的，因此在暗物質密集的區域附近，來自遠方的光線的傳播路徑就會出現明顯的畸變，進而產生一種特殊的“引力透鏡”效應，所以從理論上來講，通過對這種現象進行觀測，我們就可以間接地“看”到暗物質的存在。

實際上也確實是這樣，在過去的日子裡，科學家已經通過這種現象觀測到了很多疑似暗物質存在的跡象，比如說有一個很直觀的例子就是“子彈星系團”，這個星系團在天空中位於船底座，它其實是由兩個處於碰撞階段的星系團組成。

研究表明，在“子彈星系團”中，通過“引力透鏡”信號推斷出的“暗物質”分佈（上圖中的藍色區域），與通過X射線信號繪製的發光物質的分佈（上圖中的紅色區域）並不重合。

科學家推測，之所以會出現這樣的現象，應該是因爲在碰撞的過程中，星系團中的普通物質之間發生了大量的電磁相互作用，而其中的“暗物質”卻“波瀾不驚”地穿過了彼此。

實際上，在其他方面也存在着疑似暗物質存在的跡象，比如說宇宙中的大尺度結構，根據目前的宇宙學模型，如果只考慮普通物質的引力作用，那就無法解釋這些結構的形成和演化，而加入了暗物質的引力效應，就可以很好地解釋這些它們的形成。

又比如說宇宙微波背景輻射的各向異性。簡單來講，宇宙微波背景輻射是宇宙中最早的光子的殘餘，是大爆炸宇宙論的關鍵證據之一。觀測數據表明，在宇宙微波背景輻射中，其實存在着極其微小的溫度差異（大概只有十萬分之一），這就被稱爲宇宙微波背景輻射的各向異性。

從理論上來講，在早期宇宙中，普通物質會發生強烈的電磁相互作用，而暗物質則不會，不過它們卻可以通過引力作用對普通物質的密度和速度造成影響，所以如果暗物質存在的話，那它們就會在宇宙微波背景上留下特殊的“印記”。

通過對宇宙微波背景輻射的各向異性進行觀測和分析，科學家可以推測出宇宙在早期時期的密度波動和結構形成的細節，得出的結果表明，理論中的“暗物質留下的印記”確實存在。

科學家根據實際觀測數據估算出，在已知宇宙總質能之中，暗物質大約佔了26.8%，普通物質佔比則只有4.9%左右（其餘的是暗能量，當然了，這是另一個話題），也就是說，在已知的宇宙中，暗物質的質量是普通物質的5倍多。

總而言之，雖然暗物質看不見也摸不着，但通過我們在宇宙中觀測到的種種跡象，再輔以理論上的推演可知，暗物質應該在宇宙中大量存在，而這也正是科學家相信宇宙中充斥着暗物質的原因。

時至今日，暗物質的存在早已得到廣泛的認同，就已知的情況來看，暗物質應該是一種高度穩定的物質，它們可能也與普通物質一樣是由一些基本粒子構成，在宇宙四大基本力中，它們幾乎不會參與電磁相互作用與強相互作用，可能會參與弱相互作用，卻能產生與之質量匹配的引力。

值得一提的是，儘管我們目前並沒有直接探測到暗物質的存在，但相關的探測與研究卻一直在進行之中，例如我國發射的“悟空”號，其實就是一顆暗物質粒子探測衛星，期待在未來的日子裡，它能幫助我們在宇宙中發現暗物質存在的有力證據。