既然暗物质“观测”不到为什么还要定义为物质？ 第1页

题目不正确。暗物质可以被观测到。

狭义的暗物质是不参与电磁相互作用的，人类可以借助弱相互作用和引力相互作用观测到暗物质，也可以通过电磁相互作用观测暗物质对其它物质的影响而间接观测暗物质。人类已经知道中微子不参与电磁相互作用而参与弱相互作用。人类修建的暗物质粒子探测设备在基本排除宇宙线与自然本底辐射影响后也确实观测到一些东西撞击原子核产生的信号，它的变化规律不能归结到太阳系内已知天体的活动上。

中微子有时被当做热暗物质（运动速度接近真空光速的暗物质）的代表。中微子可以被专门设计的大科学装置观测，例如日本的超级神冈探测器。

1998年，超级神冈探测器首次发现了中微子震荡的强烈证据，其观测到了μ子中微子转变为τ子中微子的现象，显示中微子具有质量。梶田隆章在该年的“中微子物理学·宇宙物理学国际会议”上发表该结果，以此研究获得2015年诺贝尔物理学奖。

广义的暗物质是在我们目前的条件下靠电磁波观测不到的东西，里面有一小部分是重子物质，例如非常稀薄的星际分子云、附近缺乏光源的星际行星。你的身体也主要是重子物质。观测不到一部分重子物质是因为对我们手里的望远镜来说目标在其距离上看起来光度太低，而它实际上未必暗到哪去。要知道，以我们现在贫弱的观测能力，100光年内可能还有尚未发现的若干颗红矮星及围绕它们运转的大量行星。

在那之前，科学上“物质”这个词并没有良好的定义，一般拿来指不变质量不为零的东西，或泛指组成可观测物体的所有成分。用不变质量不为零来定义的话，暗物质是物质，而光子不是物质。

如果不限于科学，唯物主义哲学里物质的定义就覆盖面更大了，任何东西要么是物质要么是物质的运动模式，例如神经细胞是物质，大量神经细胞运作形成的人的思想是物质的运动模式。暗物质和光子在唯物主义哲学里都是物质。

引入暗物质的概念是为了解释星系自转问题等表现出异常引力的观测事实，不同星系自转的情况有差异，有些需要的暗物质含量几乎为零，有些则异常多。暗物质也在大尺度结构形成过程的模拟中成功解释了星系团动力学，并正确地预测了引力透镜观测的结果。

在历史上，最早提出暗物质相关证据的是扬·亨德里克·奥尔特，在1932年他根据银河系恒星的运动提出银河系应该有更多的质量。

1933年，弗里茨·兹威基在研究后发座星系团时，使用维里定理推断其内部有看不见的质量。

1959年，Louise Volders指出螺旋星系M33的转动不遵循开普勒定律^[1]。

到了1970年代，这情况扩展至许多其他的螺旋星系。

本来，人们觉得在螺旋星系盘面上的物质（例如恒星和气体）环绕星系中心核球旋转的轨道应该与太阳系的行星一样遵循牛顿力学，在足够远的距离上，天体的平均轨道速度应该依照质量分布递减，与轨道距离的平方根成反比。而观测事实是，中心核球外的轨道速度相对于距离几乎是个常数。

薇拉·鲁宾推测在远离星系中心的地方有不发光的庞大质量拉住星系外侧的物质，在1980年将结果发表为一篇有影响力的论文^[2]：

2006年，美国天文学家利用钱德拉X射线望远镜对星系团1E 0657-558进行观测，无意间发现这个星系团是两个大星系团碰撞形成的，此撞击使暗物质与正常物质分开，成为暗物质存在的直接证据^[3]：

钱德拉望远镜利用X射线探测到的灼热气体在这张照片中显示为两个粉红色团块，包含了这两个星系团中大部分常规物质。蓝色则是其大部分质量所在的地方，这是由引力透镜效应显示的：来自遥远物体的光被质量引起的空间弯曲所扭曲，扭曲程度大大超过热气体造成的影响。而这部分质量并不发出可见光。

在碰撞过程中，热气体会发生相互作用而受到阻力，而不参与电磁相互作用的暗物质不会因撞击而减慢，造成暗物质与常规物质分离。

科学家们发现螺旋星系NGC 4736的旋转能完全依靠可见物质的引力来解释，也就是说这个星系几乎没有暗物质。

宇宙的固有性质是不能一会有效一会无效的。这就说明暗物质不是“空间的固有性质”“距离产生的观测偏差”之类。

要假定暗物质不存在，能接替的已知手段有：修改引力理论，建立完善的量子引力理论，将额外的引力场归结于量子真空，选择等离子宇宙论。

等离子宇宙论假定宇宙中99%的物质是等离子态、电磁力在大尺度上压倒引力并决定星系的自转等现象。这是非标准宇宙论，在暴涨宇宙论的各种铁拳证据面前很难站得住。

所有对引力动手的办法都是在牛顿和爱因斯坦的基础上修修补补来解释星系自转问题，但它们会带来更多的问题。量子引力是统一引力与量子力学的重要理论，但目前还没建立起来。

参考

1. ^ http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?bibcode=1959BAN
2. ^ https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1980ApJ...238..471R
3. ^ https://chandra.harvard.edu/photo/2006/1e0657/