暗物质是宇宙中不发光的弥漫物质所形成的云雾状天体，这种暗物质在银河分布很广。那么科学家是根据什么断定其存在的呢？荷兰天体物理学家奥尔特在20世纪30年代就已指出：为了说明恒星的运动，需要假定在太阳附近存在着看不见的暗物质。1933年，茨维基从室女星系团诸星系的运动情况认定，在星系团中存在着大量的暗物质。
在引入宇宙膨胀理论之后，许多宇宙学家相信我们的宇宙是一个平行空间，而且宇宙总能量密度必定是等于临界值的（这一临界值用于区分宇宙是封闭的还是开放的）。与此同时，宇宙学家们也倾向于一个简单的宇宙，其中能量密度都以物质的形式出现，包括4％的普通物质和96%的暗物质。但事实上，观测从来就没有与此相符合过。虽然在总物质密度的估计上存在着比较大的误差，但是这一误差还没有大到使物质的总量达到临界值，而且这一观测和理论模型之间的不一致也随着时间变得越来越尖锐。
不过，我们忽略了极为重要的一点，那就是正是暗物质促成了宇宙结构的形成，如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星，也就更谈不上今天的人类了。
那么，宇宙中存在着大量的暗物质都是些什么呢？
粒子物理学家寄希望于暗物质的研究能找到他们所预言的许多“暗”粒子。这些暗粒子有各种各样的名称，通用的集合名词是“微子”和“宇宙子”。其中许多都是根据已知粒子而创造的名词，比如光微子是由光子而来的，引力微子是由引力而来的。它们大都不参与地磁作用，或只有很弱的相互作用。弱相互作用对这些粒子形成暗物质是有利的，但也使研究这些粒子变得十分困难，它们能直接穿透地球和太阳，更不必说实验室里的探测器了。由于天文观测只能直接提供大而亮的天体的数据，而对又暗又小的粒子无能为力，天文学家只好借助观测一种呈球形分布的星系--矮球队状星系，来推断暗粒子的性质。
对于宇宙暗物质的问题，也有人持否定态度。美国有科学家用新方法测出来的星系质量比用星系运动学的方法求出的质量大。另外，在太阳附近寻找褐矮星的结果也表明，靠这类暗星很难组成星系外围的大质量的暗物质晕。还有人认为质量短缺是由星系群的膨胀造成的，所以，没有必要假设在星系团内存在大量的暗物质，以提供额外的引力来保持星系群的动力学平衡状态。
……
展开
