既然暗物質無法觀測，那麼科學家如何知道它的存在？

自從20世紀60年代後期維拉·魯賓和肯特·福特發現星系並不是不按照它們應有的方式運行，之後科學家們就一直在尋找這種行為背後的神秘物質。理論上這種的物質叫做暗物質，雖然望遠鏡是看不見的，但它有質量，這意味著它可以通過引力來顯示它的力量。當然，這些都是基於理論上的。有些人甚至會說，這有點太方便了，就好像科學家們只是想出了一種神奇的物質，使數學起作用。既然暗物質無法觀測，那麼科學家是如何知道暗物質是真的存在？

在北卡羅來納州立大學學習暗物質的理論天體物理學家凱蒂·麥克說：「人們經常問這個問題。」很多人猜測也許暗物質只是一個理論上假象的東西。但對天體物理學家來說，暗物質遠不止於此。如果我們回到高中物理課，我們可能會記得，物質的質量越大，引力就越大。如果星系僅僅是由我們所能看到的東西組成的，那麼引力就不會保持在一起，結果是恆星在稀疏的外邊緣軌道上和中心的速度一樣快。事實上，科學家們認為，正常物質占宇宙質量的5%甚至更少。而暗物質則佔比高達27%（其餘的是一種神秘的力量，稱為暗能量）。

我們也可以在時空的扭曲中看到它的質量。根據愛因斯坦的廣義相對論，物質曲線的時空結構的方式類似於保齡球曲線的結構蹦床。當光向那條曲線行進時，它就不會直線移動。相反，它跟隨曲線，在大物體周圍彎曲，然後繼續它的路徑。時空的扭曲變成了一種宇宙放大鏡，這種現象被稱為引力透鏡。但是星系或星系團產生的引力透鏡太大了，我們看不到這個問題。這種效應是暗物質存在的另一條證據。我們甚至可以看到宇宙微波背景中的意想不到的模式，從我們宇宙誕生時遺留下來的光，這就指向了暗物質的存在。

我們看到的宇宙模式顯示，必須有一些東西在宇宙早期把物質聯繫一起。所有的跡象都表明，這並不是說科學家從來沒有試圖找到暗物質的替代品。而不是執著的研究暗物質，也許引力在宇宙中的任何地方都沒有同樣的行為。研究人員試圖調整引力，使星系的自轉不同於愛因斯坦的理論，但隨後我們所做的其他觀測與現實並不匹配。麥克說暗物質是我們最有可能的解釋。科學家並不知道它究竟是什麼，為什麼它能夠打破廣義相對論。所有的不可預測的引力指向一種不同於其他物質的暗物質。我們雖然不能直接看到它，但有這麼多的證據表明，它確實是存在的，而且研究它有更多的意義。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！