为什么我们要寻和研究“暗物质”？
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历经几个世纪的探索，人类对世界的认识范围包含了一百多亿光年（1025m）尺度的浩瀚宇宙至10什么什么不什么−35m（普朗克长度）的微小基本粒子。随着探索的深入，我们意识到所知道的竟然是宇宙很少的一部分。这难道还不让人惊奇、费解并值得深究和探讨吗？探寻大量暗藏在宇宙中的物质，回“缺失”的宇宙，或者说寻“隐藏”的宇宙，必然是一个“天大”的课题。
波兰天文学家哥白尼（Nicholas Copernicus，1473—1543 年） 在1543 年出版的《天体运行论》一书中指出，“地球并不是宇宙的中心，地球只是围绕太阳运行的一颗普通行星, 而且自身又有转动”。哥白尼的“日心说”推翻了统治天文学千年的“地球是宇宙中心”的“地心说”，是人类对宇宙认识的第一次飞跃。此后，天文学和宇宙学的实验观察和理论研究不断地突破了人们关于宇宙构成的认知。
哥白尼和日心说。图片来自网络
地球不是中心，太阳也不是中心，甚至银河系还不是。随着爱因斯坦广义相对论的提出，人们才认识到宇宙根本没有中心。同样，暗物质和暗能量的存在是以前人类从未想象、也无法想象的事情。今天，随着暗物质、暗能量被证实在宇宙中占有很大比例，这难道不是对我们的宇宙观及物质观的极大冲击和巨大突破吗？
也许，正是暗物质促成了宇宙结构的形成和演变，如果没有暗物质就不会形成今天的星系、恒星和行星，也就更谈不上今天的人类了。尽管宇宙在极大的尺度上似乎是均匀和各向同性的，但在一些小尺度上却存在着恒星、星系、星系堆积或星系团。
我们知道，大尺度上能够维持物质运动的力就只有引力了。我们也知道，绝对均匀分布的物质之间不会有能使其运动的力。因此，今天所有的宇宙结构应该出自宇宙极早期物质分布的微小涨落，而这些涨落又会在宇宙微波背景（cosmic microwave background,CMB）中留下一些痕迹。如果我们不了解占宇宙几乎四分之一的暗物质的性质，不了解宇宙极早期暗物质的分布或涨落，就不能说我们已经了解了宇宙和宇宙的演化。只有进一步探索这些“不可见的宇宙”，到暗藏在宇宙中的物质，才能真正全面地认识宇宙的构成；只有了
解“暗物质”和“暗能量”如何影响银河系及整个宇宙的过去、现在和未来，人类才能最终理解宇宙的起源。
所以说，暗物质的探究对宇宙学、天文学的发展具有重大的意义，同时对研究物质基本结构和基本相互作用的粒子物理学也是重大挑战。20 世纪末美国国家科学技术委员会（National Science andTechnology Council, NSTC）组织了“宇宙物理学”的跨部委的工作小组，研究21 世纪的重大科学前沿问题，并在2004 年5 月初发表了“宇宙物理学”报告（封面照片见图1.4.1）。报告中提出了“建立夸克和宇宙的联系——新世纪的11 个科学问题”，其中第一个问题就是“什么是暗物质（What isthe dark matter?）”。可见，暗物质的侦测与研究不仅是横跨“宇宙学”“天文学”“粒子物理学”三大学科的重大基础研究课题，而且是对这三大学科的重大挑战。
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图1.4.1 “宇宙物理学”报告的封面潢
世纪的11 个科学问题”，其中第一个问题就是“什么是暗物质（What is the dark matter?）”。可见，暗物质的侦测与研究不仅是横跨“宇宙学”“天文学”“粒子物理学”三大学科的重大基础研究课题，而且是对这三大学科的重大挑战。
目前物理学界有两个理论： 一个是关于宇宙结构和演化的宇宙学标准模型——大爆炸宇宙论；一个是关于物质基本构成和相互作用的基本粒子物理学标准模型理论。
暗物质密切关系到宇宙的生成与演变
“大爆炸宇宙论”认为：宇宙是150 亿年前由一个极其致密和炽热的奇点在一次大爆炸后膨胀形成的。1929 年美国天文学家哈勃依据天文观察提出了星系的红移量与星系间距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离并不断膨胀。这就是说，不管你在哪里，也不管你向哪个方向看，远处的星系都正在快速远离你而去。换言之，宇宙正在不断地膨胀。这也意味着很久很久以前星体相互之间靠得很近很近。
依照星系远离我们而去的速度可以推算出，大约100 亿至200 亿年之前的某一时间，它们
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建设银行信用卡申请进度查询应该聚集在同一地方，显然，此时的密度应该非同寻常的大。哈勃的发现暗示了存在着某个起始时刻，宇宙从此时刻开始互相远离膨胀。1950 年前后，俄裔美国科学家伽莫夫第一个建立了热暴胀理论。他提出，在宇宙极早期的时候，宇宙很小，然后有一非常短的暴胀阶段，其后宇宙立即变得很大。以伽莫夫建立的热暴胀理论为基础，经过之后的几十年努力，宇宙学家们为我们勾画出一部宇宙演化的历史：

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