2018年3月9日，天文學家們宣稱發現一個奇特的星系，這個星系沒有暗物質！
也許你會說，發現沒有暗物質的星系有什麼值得大驚小怪的？
這可是大事件，這事如果最終確定，堪比發現“”引力波“”和“”上帝粒子“”還要刺激。這是一個物理學家們做夢都沒想到的意外發現。
因為暗物質用“不存在”證明了自己的存在！
此前，科學家們在研究其它星系和星系團中，都預言了暗物質的存在，如今竟然發現有一個反常的，沒有暗物質。
這個不正常的現象恰好證明了之前發現的現象是正常的。這就像從小到大一直得到父母之愛的人，他是不會感覺到這個愛的存在的，有一天，當失去父母的愛時，他才會更加真切的體會到父母的愛的存在。
這個發現是包括雙子座北天文臺、W·M·凱克天文臺、哈勃太空望遠鏡和世界上其他幾個天文臺聯合在《自然》雜誌上發表的。
發現沒有暗物質的這個星系離我們6500萬光年，屬於“超稀疏星系”，編號為 NGC1052-DF2。
天文學家們在測量這個星系外圍的恆星的運動速度時，發現它們正好是星系內部那些可見物質的引力提供的速度，根本不需要暗物質。
這個暗物質是個什麼鬼？
在19世紀，物理學的天空中飄著的兩朵“烏雲”是關於“”光的運動性質”和關於“黑體輻射”的問題。
到了20世紀，這兩朵“烏雲”已經開出了兩朵豔花，一朵是“相對論”，一朵是“量子力學”。它們給物理學帶來了革命性的變革。
現在物理學家們認為，21世紀天空中還籠罩著兩朵“烏雲”，它們就是“暗物質”和“暗能量”。
數字模擬得到的大尺度宇宙內的暗物質分佈圖
對暗物質和暗能量的探究會不會最終又給物理學帶來一場革命性的變革？
今天我們就先和大家聊聊這個暗物質。
2008年歐洲推出的“物理學長期發展規劃”中將暗物質列為21世紀的六大科學難題之首。
中國科學院戰略研究系列報告稱：暗物質是不遠的未來可能出現革命性突破的重大基本科學課題。
暗物質在物理學和探測宇宙秘密中是一個舉足輕重的問題。
這個暗物質到底是何神聖？竟然有如此大的能耐？
我們知道，如今人類對世界的觀察大到宇宙138億年的歷史，小到普朗克長度（1.6×10-33釐米）的粒子，可說是無孔不入無所不能。
我們藉助各種波段的電磁波來觀測世界。除了可見光波的各種望遠鏡，還有X射線、伽瑪射線、紅外線、紫外線、微波、無線電波……可說是窮盡了所有的波段去了解宇宙。
同一星系在不同波段（射電、紅外、可見光、紫外及X射線）
物理學規律告訴我們，任何物體的溫度都不低於絕對零度（-273攝氏度）；任何高於絕對零度的物體，一定會有電磁波（或是光波）輻射發出。這兩點告訴我們，宇宙中的任何物質都會有電磁波輻射。
然而，有一些物質既不發射任何波段的電磁波，也不與這些電磁波發生作用。這些用任何波段電磁波都“看”不見而又暗藏在宇宙中的物質，我們明明知道它的存在，但又對它一無所知。
這種不發光又絕對透明，在任何環境下都無法看到卻又有質量的物質，科學家稱它為暗物質。
既然看不到，摸不著，為什麼說明明感覺到它的存在？
因為這個“暗物質”有引力，並且它的這個引力比我們所有可見物質的引力多得多！
第一次提出了暗物質概念的人，是天文學家弗裡茨·茲威基。
1937年，他在觀測和研究一個叫“后髮座星系團”時發現，這個星系團中的一些星系圍繞著星系團旋轉的速度比計算出的速度快得多得多。
這就奇怪了，星系旋轉的速度是由星系團中所有可見物質提供的引力決定的。茲威基估算了這個星系團的所有可見物質的質量，然後再算出這些物質提供多少引力，可是，這些所有的引力都沒法支撐星系如此快的旋轉速度！
如此快的速度旋轉，引力又沒法支撐，星系為何沒被甩出去呢？於是茲威基推測，星系團內部應該還有一些我們沒有發現的物質，提供了多餘的引力。
銀河系圖片
可惜，當時沒幾個人認真考慮他的觀點。他的觀察和他對“暗物質”的設想在很長的一段時間內無人問津。
過了差不多40年後，直到1976年，美國女天文學家維拉·魯賓又發現了一個暗物質存在的證據，這次她把目標對準了星系中的恆星。
恆星圍繞星系旋轉，距離星系中心越遠的恆星旋轉的速度就越快，這是可以理解的，因為越往外的恆星，它裡面的恆星就越多，能提供的引力就越大。
被暗物質包圍的銀河系示意圖
離奇的是，魯賓發現在最邊緣的一些恆星旋轉速度也是越往外越快。這些恆星離中心太遠，幾乎是沒有受到星系的引力了，那支撐它們如此快的旋轉速度是什麼呢？
左圖是弗裡茨·茲威基，右圖是維拉·魯賓
至此，“暗物質”的概念才逐漸受到科學家們的重視。天文學家們對其他星系和星系團的觀測計算，結果也發現同樣的現象。
計算表明，恆星、星系、星系團想要維持那麼高的速度旋轉，可見物質提供的引力是不夠的，暗物質不但要提供多餘引力，而且必須提供很多很多引力才行 —— 暗物質的總質量，必須是已知物質總質量的6倍。
哈勃望遠鏡獲取的暗物質分佈圖（圖中的藍色區域就是在哈勃望遠鏡的圖像上疊加上的暗物質分佈）
那麼宇宙中的暗物質到底有多少呢？
依據2009年普朗克空間探測器的測量，目前普遍認為整個宇宙中，暗能量佔68.3%，暗物質佔26.8%，其他可見物質僅為4.9%。可見暗物質在整個宇宙中的份量有多大。
（a）普朗克測量前的比例；（b）普朗克測量後給出的最新比例
後來科學家們還通過其他的方式探測，如通過引力透鏡、大尺度宇宙結構形狀，以及微波背景輻射等研究中的“異常”現象表明，暗物質存在的證據越來越多了。
大尺度星系團結構圖片
然而，從茲威基提出暗物質的存在至今已經過去80幾年了，我們除了知道暗物質有引力外，其他的可說是一無所知……
通過宇宙大爆炸時氫和氦元素的比例（10：1）與宇宙微波背景輻射的觀測結果對上號，說明宇宙大爆炸時參加反應的物質都在這裡了，暗物質當時並沒有參加核反應。
暗物質不可能是黑洞，也不會是中子星或是其他的星際塵埃。
宇宙大爆炸示意圖
那麼暗物質從哪裡來，它又是什麼？
為了得到答案，現在物理學家正在上天入地，去探測暗物質。他們把專門的衛星送上太空，在地底下挖了很深很深的坑，在實驗室裡用最高能級的粒子加速器搞碰撞，希望能找到一兩個“暗物質粒子”。
可是，目前對於暗物質，除了它具有引力外，我們還是一無所知……
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