前言
我們都知道什麼是物質，物質對於我們日常生活的理解就是能夠看得見或者摸得著的實物，比如固體、液體、氣體。我們經常在在物理界聽見大量科學家們對於各種關於“暗物質”的各種研究，“暗物質”這個詞我們似乎並不陌生了，那麼，什麼是“暗物質”？我們卻並不太瞭解，那麼我就用最簡單的語言解讀什麼是“暗物質”，它對於我們的生活又何影響。
暗物質模擬
暗物質是怎麼被提出的
20世紀30年代，瑞士天文學家Fritz Zwicky發現大型星系團中的星系具有極高的運動速度，除非星系團的質量是根據其中恆星數量計算所得到的值的100倍以上，星系團的引力根本無法束縛住這些高速運動的星系。這是首次提出宇宙間可能存在暗物質。
旋轉的星系
我們知道，星體之間存在萬有引力，在萬有引力的作用下，行星會圍繞中心星體作圓周運動，圓周運動的速度越快，那麼需要的引力越大，否則無法拽住行星，將會導致行星飛出此星系。
圓周運動的物體受力分析
根據萬有引力定律，物體之間的引力與物體的質量成正比，與物體距離的平方成反比。因此，當兩個星系的質量與距離都確定之後，便可以計算出物體之間的萬有引力，再根據圓周運動規律，便可以計算出星體圍繞中心天體運動的速度。因此，圓周運動速度是由兩個天體的質量與距離決定的。
萬有引力定律
然而Fritz Zwicky發現大型星系團中的星系具有極高的運動速度，再此速度下，他們之間需要的引力應該是正常引力的100倍以上，也就是說，按照正常情況下，中心天體的質量應該要是目前質量的100倍以上，才能夠形成如此大的引力。因此它們之間可能存在人類根本觀測不到的物質，也就是暗物質，於是，暗物質的概念被提出來了。
關於暗物質的研究
從20世紀30年代被提出到80年代，宇宙中存在暗物質已被廣為接受。並且認為在星系團中，看得見的星系只佔總質量的1/300以下，而99%以上的質量是看不見的。暗物質無法用肉眼看見，意味著它們不能發射電磁波，只能通過引力產生的效應知道它的存在。
那麼暗物質為什麼看不見？想要知道為什麼看不見，就先要知道我們為什麼能看的見物質。
- 我們是怎麼看見物質的
我們看見的物質，要麼是物體本身能夠發光，要麼是通過反射光，讓我們看見。光的本質是電磁波，根據波粒二象性，我們可以描述成光子，也就是物體發射出來光子讓我們看見了它們的存在。
原子發出一個光子
原子核中存在不同的電子層，不同電子層中的電子存在具有不同的能量，電子在不同能級之間運動便會產生能量的波動，光子便是由於原子核中電子的能量波動產生的電磁波，我們通過人眼或者儀器檢測到電磁波，於是我們便觀察到了這個物體。我們能看到周圍熟悉的物質，是因為構成這些物質的原子在不斷吸收和發射光子。原子中的電子和質子攜帶的電荷在此過程中起到關鍵作用。
但物質未必都由原子構成，大部分物質可能都是由完全不同的成分構成的。物質沒有理由必須由帶電粒子構成，因此也不參與電磁相互作用，暗物質無法用肉眼看見，意味著它們不能發射電磁波，它們可能根本就不具有原子結構，沒有電子，因此更不可能由於電子的能量變化發射出電磁波。
暗物質構成的猜想
暗物質的本質現在還是個謎，如果它是一種弱相互作用亞原子粒子，也就是說它是一種彼此間不抱團的比原子更小的粒子，如電子、質子、中子、介子、夸克、膠子、光子等等的話，那麼由此形成的宇宙大尺度結構與觀測相一致。
不過，最近對星系以及亞星系結構的分析顯示，這一假設和觀測結果之間存在著差異。通過對小尺度結構密度、分佈、演化以及其環境的研究可以區分這些潛在的暗物質模型，這為暗物質本性的研究帶來新的空間。
暗物質的特點是它們既不發光也不吸收光。但暗物質是引力自吸引的，而且與普通物質成團並形成星系。
雖然人們已經對暗物質作了許多天文觀測，其組成成分至今仍未能全然瞭解。早期暗物質的理論研究聚焦在一些隱藏的一般物質星體，例如：黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星等。這些星體屬暈族大質量緻密天體。所謂暈族大質量緻密天體是指一些體積很小質量很重的天體，沒有或只有很少的電磁輻射，在星際空間不 與恆星系統發生作用。
白矮星與周圍星體作用
星系轉速曲線、引力透鏡、宇宙結構形成、重子在星系團中的比例以及星系團丰度（結合獨立得到的重子密度證據）等觀測數據也都指出宇宙中85%~90%的質量不參與電磁作用。這類“非重子暗物質”一般猜測是由一種或多種不同於一般物質（電子、質子、中子、中微子等）的基本粒子所構成。
現在已經知道了兩種暗物質：中微子和黑洞。但是它們對暗物質總量的貢獻是非常微小的，暗物質中的絕大部分現在還不清楚。
暗物質對於人類的作用
暗物質儘管不可見，但它對於天體的影響非常巨大，暗物質就像“膠水一樣，作用於各種物體”.。可能正是暗物質促進了如今宇宙形態的形成。暗物質不僅僅能夠控制宇宙膨脹，還能夠控制天體穩定的運行，這種物質才是宇宙中的主宰，它能夠控制整個宇宙的運動。
或許當人類瞭解了暗物質後，將會有更多新的發現，人類的認知將會進入一個新紀元，這些發現能夠給人類科學帶來更多顛覆性變革。
分享更多科學知識，讓我們科學觀世界
閱讀更多 科學觀世界 的文章
