暗物质将为现代科学带来光明

2015年12月17日，搭载暗物质粒子探测卫星的“长征二号丁”运载火箭在我国酒泉衛星发射中心成功发射。探测卫星的名字叫“悟空”，意思是该卫星具有《西游记》中孙大圣一样的火眼金睛，进入广袤太空后能像降妖捉怪一样，找到神秘的暗物质，揭开人类自然科学的新篇章——

什么叫暗物质？顾名思义，就是“隐身”的，人类至今无法看清和不能解释的物质。而大小星球及上面的一切可见物统称为普通物质。宇宙中的暗物质总质量约为普通物质的6倍，此外，还有暗能量，它们各自或彼此之间的相互作用造就了现在的宇宙与有条不紊运行的星系。比如我们的银河系为什么能安静地悬浮在太空中，能快速旋转而不散架，其中就有暗物质释放的超级力量的支撑。

那么，暗物质究竟从哪里来，探索它又有何意义呢？

确认暗物质的存在

20世纪30年代，瑞士天文学家茨威基研究发现：在星系团中，看得见的星系占总质量的1/300以下，而99%以上的质量是看不见的。这一结论意味着星系团中有某种神秘物质被人忽略了。

众所周知，一般情况下，凭借肉眼或借助工具就能看到普通物质，即使它们藏身于最黑暗的角落，只要有光照总能被发现，但暗物质是个例外。暗物质却不发光，不发出电磁波，所以从来没有被直接“看”到过。

虽然当时多数人并不认同茨威基的观点。可是，后来的宇宙观测结果越来越验证这一观点的可信性。后来全世界科学家基本达成这样的共识：虽然我们从来没有直接‘看到宇宙中存在这种物质，但我们却发现了由于这种物质的引力作用对于其他可见的物质运动的影响，这是我们断定宇宙中存在这种物质的理由。

暗物质从哪里来

谈到暗物质的物理组成究竟是什么，它又是怎么来的？中科院高能物理所研究员毕效军表示，通常认为暗物质是一种不发光、不反射光、不散射光、不发出电磁波、不参与电磁相互作用的全新粒子。根据引力效应，天文学家估算，宇宙由27%的暗物质、68%的暗能量和5%的普通物质组成。这些看不见的“大多数”就像披上了隐身衣一样，使得长期以来，在宇宙中占比最多的东西反而是人类最迟也是最难了解的，至今仅知道它们存在，还不清楚它们究竟是什么，也不了解它们的性质。这也是暗物质的神秘所在。

至于暗物质是如何产生的？毕效军认为，和普通物质一样，暗物质应该也来自于宇宙大爆炸。在宇宙早期某一个时刻，宇宙温度非常高，粒子能量非常强，它们剧烈碰撞，在这种相互作用下，包括暗物质在内的各种各样的物质由此产生。

暗物质很神奇

为了解暗物质这种存在于宇宙的隐身神秘“居民”，科学家做出了一些基于假设的理论模型，但物理学界渴望有实验研究的结果特别是直接探测的结果，对这些理论模型进行验证。这也正是我们发射“悟空”上天的探索的动因。

暗物质难以探测，除了不发光外，还在于它的速度快，难以捕捉。科学家测算，暗物质粒子每秒的运动速度为220千米，是56式半自动步枪子弹出膛速度的300倍。而且它们穿过人体时，不会留下任何痕迹，人完全没有感觉。

暗物质具有隐身性，就像作为能量存在紫外光，我们的肉眼是看不见的一样。不同的是，紫外光作为一种电磁波可以通过别的工具侦查到，而要想看到暗物质没有那么容易。暗物质粒子必须在相互作用时，我们才可能观察到它。遗憾的是，它们具体会以是什么样形式的相互作用，科学家还是不知道的，只是猜测这种相互作用可能会产生高能射线，而要想看到这些射线必须到大气层外面去！如果能够探测到这种相互作用，人类就有望推测出暗物质的成分和性质。

暗物质可能帮助我们深入了解宇宙奥秘

有人不明白，对这种看不见摸不着的东西，有必要大费周章地进行探索研究吗？科学家的回答当然是肯定的，原因很简单，支撑人类文明进步的自然科学发展遇到了无法逾越的瓶颈。简单说，现代物理学取得了巨大的成就，绝大部分现象可以在粒子物理标准模型的框架中得到满意的解释。但暗物质却不适用，这让物理学的天空悬着一朵“乌云”，而物理学却是现代科学最重要的支撑。

上升至理论层次解释，对暗物质的研究是粒子物理和宇宙学的核心问题之一。寻找暗物质粒子、研究暗能量的物理本质，与探索宇宙起源及演化的奥秘是息息相关的，同时它也是21世纪天文学和物理学发展的一个重要趋势。

此外，了解暗物质的性质，对于我们理解宇宙中星系、星系团等如何在宇宙演化过程中形成，具有里程碑式的重要意义。发射“悟空”暗物质探测器，使中国科学家第一次跃身世界自然科学研究的前沿，终于能够与顶尖学界巨子探讨交流了，所以说它一定是载入中国科学发展史的一件大事。