在宇宙尺度上,，各類天體的分布和運動狀態(tài)完全是由所有物質(zhì)的引力決定的。通過觀測可見天體的分布和運動狀態(tài),，科學(xué)家確定,，目前可見天體提供的引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能解釋我們所觀測到的事實。由此推測,，星系中可能還存在大量的神秘物質(zhì),，提供了額外的引力——這種神秘物質(zhì)就是暗物質(zhì)。
暗物質(zhì)“暗”嗎,？目前來說,，是的。它不發(fā)生電磁相互作用,，無法發(fā)出,、反射或吸收光，因此無法用常規(guī)的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測,。實際上,，暗物質(zhì)尚未被人類既有的各種儀器所“看見”,。
“看”不見也摸不著，卻很重要,。作為宇宙中的“無形力量”,，暗物質(zhì)無處不在，和暗能量一起,，占據(jù)宇宙的大部分,。暗物質(zhì)提供的引力決定了宇宙物質(zhì)的分布和演化。
因為自身的引力,，暗物質(zhì)也會互相吸引從而形成結(jié)構(gòu),，我們稱之為暗物質(zhì)暈。一個和地球質(zhì)量相同的球形暗物質(zhì)暈,，其直徑差不多有1光年,。
按照科學(xué)界的主流計算模型，假定暗物質(zhì)粒子為質(zhì)量100GeV(約100個質(zhì)子的質(zhì)量)的超對稱粒子,，那么，我們周圍暗物質(zhì)粒子的密度大約為每立方米5000個,。由此可見,，每秒鐘都會有暗物質(zhì)穿過我們的身體，我們對此卻毫無察覺,。曾經(jīng)有科學(xué)家嚴(yán)肅地思考暗物質(zhì)粒子是否會影響人類日常生活,。但因為我們對暗物質(zhì)的認(rèn)識實在有限，許多問題的答案始終是“霧里看花”,，暗物質(zhì)也成為籠罩在自然科學(xué)領(lǐng)域頭頂?shù)囊欢洹盀踉啤薄?/p>
隨著科學(xué)的飛速發(fā)展,，人類積極嘗試各種方法，努力“看”清暗物質(zhì),。如何讓暗物質(zhì)不再“暗”,？大型加速器嘗試通過高能粒子的碰撞生成暗物質(zhì)粒子；埋藏在地層深處的暗物質(zhì)粒子探測器,，在一個杜絕干擾的“純粹”環(huán)境里靜靜等待暗物質(zhì)的拜訪,；太空中的暗物質(zhì)探測器，嘗試捕捉暗物質(zhì)粒子之間相互碰撞,、湮滅所迸發(fā)的高能光子和電子信號,；不同的天文望遠(yuǎn)鏡則通過引力透鏡、動力學(xué),、星系巡天等各種天體物理方法,，嘗試限制暗物質(zhì)粒子的屬性……
一旦在暗物質(zhì)探測中獲得顯著進展，意味著什么,？我們所熟悉的元素周期表中的所有元素,，還有各種粒子,，包括夸克、電子,、質(zhì)子,、中微子、光子等,，僅僅占了所有物質(zhì)成分的一小部分,，其余部分蘊藏著海量未知的秘密。就像100多年前出現(xiàn)的相對論和量子力學(xué)對科學(xué)產(chǎn)生巨大影響,，一旦揭開暗物質(zhì)的“神秘面紗”,，是否會讓人類超越現(xiàn)在的認(rèn)知，將科學(xué)技術(shù)提升到新高度,？是否能更深入地了解宇宙的本質(zhì),，幫助人類打開未來發(fā)展大門？我們對這些問題的答案充滿期待,。
(作者為中國科學(xué)院國家天文臺首席科學(xué)家)
