01
可見宇宙
在地球的夜晚抬頭，仰望星空，你可以看到數千顆星辰在夜空中閃爍，有些暗淡有些閃亮。其實，人類肉眼可以看到的恆星只是銀河系恆星的很少一部分，有大部分恆星隱藏在漆黑的夜空中，因為亮度不夠和距離太遠，我們看不到這些隱藏在夜空中的恆星，能被我們看到的恆星基本都是明亮的巨星。
不論是我們可以看到的閃亮恆星，還是看不到的矮星，利用先進的天文望遠鏡，人類基本可以直接或間接地觀察到可觀察範圍內的所有天體，在觀察一顆恆星的時候，還可以透過“凌日現象”來尋找這個恆星附近的行星。
尋找位於恆星系宜居帶的行星對於人類來說是一件很重要的事情，這不僅僅是在尋找未來適合人類移居的“第二地球”，也是尋找外星文明的過程，尋找外星文明對於人類的宇宙學發展有很重要的作用，很多科幻電影會把外星文明塑造成邪惡的形象，以至於外星人成為了“偽科學”的一種。
其實，關於外星生命的研究是很嚴肅的，這會影響人類未來在宇宙中的發展和延續，目前人類只在地球上發現了生命，因此我們無法確認宇宙中生命存在的“普遍性”，或許在未來人類探索宇宙尋找恆星和行星的過程中，會找到其他的生命行星，解決類似於“費米悖論”的疑問。
不論是宇宙中的恆星，還是生活在行星上的生命，其實對於整個宇宙來說，只是很小的一部分，我們暫且把這些人類熟悉的各種物質稱為“可見物質”，宇宙真正的組成部分是“不可見物質”，也就是宇宙學中的——暗物質。
02
漆黑且不可見的“暗物質”
暗物質不屬於任何一種人類已知的物質，已經有諸多證據證明，暗物質存在於宇宙中，並且暗物質的數量遠大於可見物質。
光的傳播讓我們可以看到周圍的物質，可見光讓我們看到了日月星辰和萬物，除了可見光之外，還存在很多不可見的光波，從本質上來說，光是電磁波的一種，一切可見物質都在向外輻射溫度，向內吸收熱量，溫度就是紅外線的宏觀表現形式。
暗物質則不同，它不反射光，也不輻射光，這代表暗物質不參與電磁相互作用，並且暗物質也不參與強相互作用，因此暗物質不屬於人類已知的任何一種粒子，我們暫時無法描述它們。這就造成了人類看不見暗物質，我們的儀器也不能直接測量到暗物質。
既然暗物質看不到，科學家又是怎麼確定暗物質存在的呢？
關於暗物質的設想，源自於古希臘時代的“以太”理論，在一開始的時候，以太是一種假象中的物質，這種物質存在於天空之中，代表了組成空間的第五元素。直至17世紀，笛卡爾提出宇宙中不存在超遠距離的作用力，因為宇宙中的空間被“以太”充滿，這些以太人類感覺不到，但是它們可以傳遞一些相互作用，他認為電磁力和引力都是由以太傳遞的。
當時的物理學家認為，各種各樣的波都需要介質才能傳遞，比如說聲波需要在空氣中傳遞，而在當時主流學派認為光也是一種波，同樣需要介質才能傳播，以太再一次成為了理想的載體，並且科學家還認為，以太同樣也是引力的載體。
牛頓不支援光的波動說，但是牛頓支援以太的存在，他認為宇宙中不存在超遠距離作用，和笛卡爾的觀點一樣，認為某種看不見的物質充斥在宇宙中，這些物質在傳遞著各種相互作用，不論是引力還是電磁力，都依靠著以太傳播。
十八世紀時以太理論因為笛卡爾和牛頓之間學派的矛盾而沒落，這個時候光的微粒說盛行，同時科學家認為宇宙中的空間是虛無的，並且承認“超遠距離”作用的存在，在這樣的觀點下，以太自然不需要存在了。
在十九世紀，科學家證實了光也是一種波，以太理論死灰復燃，這種假想中的物質再次成為了傳遞相互作用力的介質，人類現在幾乎不會談論以太，但是在傳統的經典力學中，以太的存在對於整個宇宙來說都十分重要。
愛因斯坦也曾經支援以太的存在，他認為在狹義相對論中不需要以太的存在，但是在廣義相對論中空間具備物理性質，因此以太應該存在，不過愛因斯坦說的以太本質上是廣義相對論中的度規場，並不是真正的以太。
隨著科學的發展，人們逐漸發現，假設宇宙中存在以太反而讓很多事情變得更復雜了，如果以太不存在很多問題反而可以得到更簡單的解釋，同時現代物理學以量子力學和相對論建立的宇宙學體系並不需要以太的存在也可以解釋各種相互作用，至此以太理論完全沒落。
雖然以太理論沒落，但是在宇宙學發展的過程中，新的“以太”出現了，它就是暗物質。
回想一下以太的誕生，就可以發現，因為當時的科學家無法解釋一些現象，於是根據常識和推斷，假設了一種“看不見”的物質，用來解釋暫時無法解釋的現象，其實是因為當時的理論不夠完善，科學家才會創造以太這個概念。
暗物質的誕生同樣是為了解釋一些暫時無法解釋的現象，愛因斯坦在提出廣義相對論後，就推斷出了宇宙的平均密度，只有宇宙整體的平均密度保持在一定數值上，整個宇宙才是穩定的，但是科學家實際測到的物質密度遠遠沒有達到理論中的數值，要比理論數值小100倍！
於是愛因斯坦發表了一篇名為《看不見的物質》的論文，拉開了暗物質研究的先河，後續科學家在天文學研究中發現了大量違背牛頓引力理論的現象，於是塑造出了“暗物質”用來解釋一些無法解釋的現象。
是不是很熟悉？暗物質的誕生和以太一樣，都是為了解決一些暫時無法解決的難題誕生的概念，只不過暗物質更靠譜，大量的研究和證據都在證明暗物質真的存在。
03
影響星系自轉的暗物質
根據“開普勒定律”，在銀河系外圍的恆星，圍繞銀河系公轉的速度應該會比銀河系內部恆星的自轉速度慢上一些，否則星系無法保持穩定，但是現實情況卻是銀河系外圍的恆星自轉速度要比我們推測得快很多，合理的解釋就是銀河系中存在大量的暗物質，這些暗物質維持了星系的穩定。
引力透鏡效應同樣可以從側面證明暗物質的存在，因為引力的本質是時空彎曲，當一個大質量的天體或者星系團存在的時候，從這個天體後方照射來的光會發生彎曲，讓我們看到原本看不到的景象，這就是引力透鏡效應，根據光線的彎折程度，我們可以分析這個天體的密度或者是星系團的物質分佈，很多時候星系團的質量要遠大於我們的估算數值，這是就是因為暗能量存在於該星系團中，影響了光的傳遞。
微波背景輻射的各向異性的精細觀測指出，我們宇宙的總質量中，有26.8%的暗物質，68.3%的暗能量，組成星系的可見物質只佔據宇宙總質量的4.9%。
總結一下：現在已經有大量的證據支援暗物質的存在，同時暗物質參與引力的相互作用，在維持星系穩定的過程中做出了很大的貢獻，同時暗物質運動速度低於光速，因為暗物質會產生引力，所以暗物質也是有質量的，並且密度要比常見的物質更高，具有很強的穩定性。
對於人類現在的理論來說，暗物質的存在是一個很大的挑戰，因為暗物質完全不同於任何一種基本粒子，我們對它們的認知差不多等於0，或許暗物質是下一個“以太”，會在人類未來理論完善後黯然退場，也有可能暗物質對宇宙來說至關重要，會對人類未來的理論造成巨大的改變。
個人認為，未來關於暗物質和暗能量的研究可能會直接影響人類對宇宙未來的推測，暗物質對宇宙的影響可能要比我們想象的更大。
