暗物質是什麼？

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對於暗物質，大家有很多誤解與迷惑。
從定義上來說，暗物質是無法通過電磁波觀測進行研究的物質。
在遙遠的20世紀，人們曾經提出了三種暗物質的假設：冷暗物質（CDM），溫暗物質（WDM），熱暗物質（HDM）。
注意：這個分類不是按照粒子的真實溫度，而是粒子的運動速度。

但是近期的實驗明確指出熱暗物質不可能存在，有些人還在苦苦掙扎找到證明溫暗物質的證據，他們對整個模型進行大量修正，個人認為是徒勞。（Reference 等睡醒了之後一併附上）

從整體上來說，冷暗物質模型（CDM）是近年來比較流行的一種。

至於問題提出者問的這個問題「暗物質是什麼？」，問的過於寬泛，過於籠統。
從我自己的研究領域出發，我能夠說的就是，支撐宇宙的基本結構。

非專業比喻：
我們都知道銀河系是懸臂結構（Spiral galaxy）銀河系就是一個非常著名的例子。太陽系僅僅是銀河系中的很小一個星系。星系與星系之間距離極遠，即便在星系之內，各個天體之間的距離也十分遙遠。想想要飛多久才能飛到月球？
說回主題，但是整個銀河系是緩慢的旋轉的，好了。說到旋轉，問題就出現了。剛才也提到了，各個星系之間的距離十分遙遠，能量從哪裡來？即便不提能量，兩個距離十分遙遠的星系怎麼才能牢固的連接起來一起繞懸臂旋轉呢？(Rotation curve of a typical spiral galaxy: predicted (A) and observed (B). Dark matter can explain the "flat" appearance of the velocity curve out to a large radius. File:GalacticRotation2.svg)

設想一個情景：用一個繩子連著兩個小球體，球體之間有一定距離，然後抓住繩子一端，在空中旋轉。我們會發現讓兩個球體在空中穩定旋轉十分困難，搞不好都轉不起來。再設想把小球換成保齡球，鉛球，地球。質量越大，就越無法靠「萬有引力」支持這個系統，需要「繩子」有力的連接兩個球體（當然也可以有很多個），這個繩子你就可以理解為暗物質。

一句話作結：暗物質是個盤子，星系就是上面擺放的杯具。

http://www.zhihu.com/question/19944642/answer/13445483

暗物質指不發射也不散射電磁波的物質，無法通過電磁波探測。
有人認為有「暗物質」，是因為星系運動與物理學的預言不符。
為了解釋這個不正常的現象，方法之一是假設有探測不到的物質。
但是注意其他解釋，比如修正引力公式，假設引力常數不是常數。

引用自暗物質是什麼？暗物質的發現有什麼意義？

我們常常說世界是由原子組成的。無論是銀河系裡的恆星，還是有智慧的人類概莫能外。

現代科學將原子細分為多種不同類型的基本粒子，然後又根據它們的基本相互作用類型進行分類。

我們在物理課上學到的彈性力、摩擦力、壓力、支持力等等，在原子或亞原子的層面上，都是通過電磁相互作用實現的。這就是其中一種基本相互作用。除此之外，
還有強相互作用（負責束縛原子核中的中子、質子等），弱相互作用（負責放射性衰變等），引力相互作用（如果引力理論最終能夠結合量子力學的話）。

也就是說，物理學家眼中的世界是基本粒子+基本相互作用。假如世界上有一種新的未知現象，物理學家首先會想到在已知的模型中尋找對應解釋。如果實在找不到，就想辦法對已有的理論修修補補，以期能解釋新的發現。

暗物質的概念就是這樣來的。首先，天文學家發現許多星系中都存在額外的看不見的引力源。其次，宇宙學家把宇宙的膨脹速度的大小，跟所有觀測到的星系、塵
埃、輻射等等物質的總質量放進廣義相對論方程里比較。結果發現宇宙的總質量應該遠遠大於已知物質的總質量。第三，物理學家曾經在計算機中模擬一團原始物質
在引力和宇宙膨脹的共同作用下，逐漸聚集成星系的過程。如果假設宇宙中不存在額外的物質，那麼模擬結果就和實際的觀測對不上。如果假設存在一種大質量的粒
子，只參與弱相互作用和引力，不參與其它相互作用的話，並且占宇宙的總質量的比例大概在20%多時，模擬結果就比較理想了。

種種未知現象都迫使天文學家和物理學家提出，宇宙中存在一種」暗物質「。主流觀點認為，暗物質是一種大質量、弱相互作用粒子，簡稱為WIMP。這種粒子不是某類具體的粒子，而是一個總稱。滿足這個要求的候選粒子不止一種。

我記得暗物質的特點是在星系中呈球狀分布，而不像原子物質聚集成一個盤。所以，地球附近的暗物質的總質量不會對我們產生影響（否則在牛頓時期就會發現
了）。暗物質對於理解宇宙的形成、演化，對於完善物理學基本理論都有重要意義。畢竟，宇宙一詞不但包括我們看得見的那一小部分，還得包括我們看不見的那一
大部分。

您好：

目前，世界科研前沿正在探索的暗物質，已被科學界認定為人類有史以來所面臨的最大機遇。並因探索之中面臨最大的挑戰，將其列為全世界科學領域的世紀謎題。許多國家投入巨資，採用多種方法予以探索，期望率先獲得突破。

我研究發現，老子著述的《道德經》中蘊藏著破解暗物質謎題的成功方法。我們學用該方法，可為探索暗物質另闢蹊徑。為使該方法廣為人知，嘗試著將粗淺認識寫成《悟道》等幾篇文稿。

現將「我的『悟道』」附後。敬請審閱，不吝賜教。

關於《悟道》正文，上網點擊《老子有方法，可解暗物質謎題》，即可下載。

歡迎您於百忙之餘，對此發表意見。共同詮釋老子的方法，讓其為今所用，造福人類。

謝謝

敬禮

李明

二O一六年十月日

我的「悟道」

我結合現代科學家描述的暗物質，對老子講的道進行探索性研究，寫成《悟道》一文。文中從全新的視角對道予以詮釋。從而發現老子有奇特的方法，我們可用來為探索暗物質另闢蹊徑。

暗物質與光線不發生作用。由於人眼睛看東西是通過感受光線來實現的，因此，採用常規方式，包括動用現代儀器設備都不能對其進行觀測。目前，科學界通過引力效應等方式，證實暗物質的客觀存在，已將其列為全世界科學領域的世紀謎題。

究竟何為道？千古以來仁者見仁，智者見智，始終未有統一定論。如今的人們普遍認為道僅僅是道理、道義和道德等「精神」層面的含義。只有部分國學專家們異口同聲地說：「道是物質性的」。但是，無人對此做過深入探究，並未闡明道是什麼樣的物質。

拙作《悟道》一文解讀出：老子講道之中，首先闡述他對道「物質」的探索認知，爾後才談其「精神」層面內涵。該道物質與暗物質頗為相似，兩者同屬「視之不見……聽之不聞……搏之不得」的，也就是看、聽、摸等常規方式不能予以感知的物質，應稱之為無形物質。老子對無形物質十項特點所作的論述，能與現代科學的最新研究成果全面相互印證，說明他有成功的探索方法。老子那個時代，一無科研團隊，二無儀器設備，他能獲此成就，足見其方法是卓有成效的。我們予以關注。

既然道與暗物質同屬無形物質，那麼，能對道實現探索認知的成功方法，自然可用來破解暗物質謎題。關鍵是要將該方法詮釋出來。這是弘揚中華民族的傳統文化，也是世界科學的最新科研課題，具有現實意義與歷史意義。為此拋磚引玉，正是《悟道》一文的初衷和落腳點。

李明

二O一六年九月二十八日

並不知道以上回答都在說些什麼，所以就來按照現階段我自己的理解來怒答。

就像我一個同學@李先生【這id太多召喚不出來醉了】最近極力吹捧的「實驗物理」的概念，暗物質並不是多麼奇妙的東西。
只是由於現在的觀測數據和理論推導之間出現了不可解釋的差距，只好假設存在這麼一些我們無法通過現有手段觀測到的物質，美名其曰「暗物質」

首先我們假設銀河係為天體和宇宙空間的組合，空間中幾乎均勻瀰漫著恆星【這裡的均勻大約是在秒差距的三次方的空間內有一顆恆星的數量級大小】。

然後通過牛頓的公式可以求得距離銀心(銀河系中心)為R【R在核球內部】處天體的相對銀心運動速度滿足
$vsim R$
即v正比於R。

當一個天體在核球外部時，忽略銀盤的質量影響，可以求得
$vsim R^{- frac{1}{2} }$
即速度正比於R的負二分之一次方。

然後我們再通過實際的觀測得到這些天體是運行速度，將其作圖擬合曲線，再和我們的理論進行對比，結果如下圖

【圖片來自徐仁新教授《天體物理導論》實拍，圖片正不過來了。。。】

我們可以發現，按照我們的理論計算結果，在核球以外的恆星的速度應該是成負二分之一次方遞減的，然而測得的數據表明，在核球外仍然存在越遠運行速度越大的情況，這種差別是如此之大，甚至我們考慮了其中的星際介質的影響也依然相差甚遠。

所以很多科學家提出在星系的內部，尤其在星暈內，存在著大量的不發光（或發光效率極低）物質，這類物質被稱為暗物質。

暗物質的存在好像最近又有新的證明了，如是這樣，那麼這就當作一個暗物質概念提出的緣由來看好了。

大致如此

補圖一張

首先是嚴肅部分，暗物質一般是指弱相互作用粒子，當然廣義上來說看不到的比如星際間的黑暗區域微塵或者流浪行星都算（你看不到），目前普遍認為就是很難和其他的粒子發生作用的一些存在，只通過引力和其他物質相互影響。
接下來是腦洞部分，娛樂內容，歡迎糾錯，但別較真：強排斥粒子，在幾百米乃至幾光年距離內會強烈互相排斥的粒子，所以極度稀薄但是在星際尺度又可以呈現聚集（以雲的形式）。因為稀薄所以幾乎無法和宏觀物質發生顯著的相互影響，因為分散所以很難檢測，比如整個地球尺度就一個該粒子或者更本就沒有，並且很穩定和其他的同類粒子在引力和排斥力下構成一個巨大的星系尺度的穩定雲狀群落。其實這個腦洞可以被打臉的比如星系碰撞的時候如果暗物質斥力存在應該是有可能觀察出來的。帶質量的虛空漣漪，長波長粒子或者無波長粒子，普通的物質有波粒二象性其中有些波的性質更明顯而有些粒子性質更明顯，而暗物質可能就是極端的波性或者極端粒子性的物質。（知乎是一個很嚴謹的地方，對於腦洞好部分大家看看娛樂一下就好，反正科學家目前也不確定暗物質的特性，我們科幻愛好者腦洞一下的好東西）。

分子由原子構成, 原子由原子核與電子組成, 原子核由質子與中子組成, 中子和質子由夸克組成, 夸克，電子是費米子, 光子，膠子是波色子

暗物質不是已知的費米子, 暗物質具有質量, 但電磁交互非常微弱

（感謝 @Minglei Xiao 糾正）

感覺不專業來說就是看不到摸不著沒有任何手段能證明在那的東西。