暗物質 失落的宇宙：介於「存在」與「不存在」之間，一本書讀懂21世紀最重大的天文學難題

1.1　什麼是暗物質？
 
我們知道，宇宙中有兩類天體：一類是像太陽那樣的發光的天體，在沒有光的環境中能被我們看到；另一類像月亮那樣，雖然不發光，卻可以反射或吸收光，在有光照的環境中也能被我們看到。但是人們發現，還有一類很詭異的物質暗藏在宇宙中，既不發光，也不吸收光、反射光或折射光，不僅在沒有光的黑暗中看不到，在有光線的環境中也完全透明，同樣看不到。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，被稱為暗物質，即暗藏在宇宙中的物質。
 
當然，這裡說的「光」不僅僅是指可見光，而是包括幾乎所有波段的「光」；這裡說的「看」也不僅僅是用人的眼睛看，它包括了所有形式的現代望遠鏡或探測器的觀察。因此在暗物質的研究中，「暗」具有更為廣泛的含義。
 
「暗」的廣泛含義
 
「暗」的廣泛含義是什麼？更廣泛意義的「暗」，是基於更廣泛意義的「光」。光是什麼？光實質上是電磁波。科學家通常依據波長，把光（或稱電磁波）劃分為七個區段：無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。天文和宇宙科學借助於各種電磁波天文望遠鏡觀測宇宙中的天體。今天的天文觀測幾乎涵蓋了所有波段的電磁波。但是，不同探測設備對各波段「光」的反應不同，看到的圖像也不同。可見光只能看到表面，而X射線可以看到內部。同樣，我們借助紅外光、紫外光和X射線分別看到了不同的宇宙。
 
由物理規律可知：①任何物體的溫度都不可能低於熱力學溫標的零度（相當於攝氏-273℃，用K表示）；②任何高於熱力學溫標零度的物體，都一定會有電磁波（或稱光波）輻射發出，只是輻射波長有所不同而已。這兩點告訴我們，宇宙中的任何物質都會有電磁波輻射。此外，物體還會與電磁波發生吸收、反射或折射等作用。因此，只要我們能靈敏測量到所有波段的輻射光，宇宙中的任何物質都逃不過我們的觀察。