阅读本文前，做好深度思考的准备哦。

➀

暗物质的定义

暗物质是一种摸不着看不见、除了引力之外几乎不参与其他相互作用的……物理学家在理论上设想的，物质。物理学家计算，这个宇宙中暗物质的总质量应该是已知物质的六倍。

我们从未直接探测到暗物质，只是宇宙中有一些现象，必须用暗物质来解释。我们没有暗物质存在的直接证据，但是我们有间接证据。

（暗物质想像图）

最关键的间接证据，就是星系团外围的星系绕着星系团旋转的速度，和星系外围的恒星绕着星系旋转的速度，都远远超出了预期。

举例：这就好比你抓住一根绳子的一端，在另一端拴上一个小球，让绳子以你的手为中心旋转。旋转速度越快，你手的拉力就必须越大。地球绕着太阳转，恒星绕着星系转，星系绕着星系团转，也是一样的道理：旋转速度越快，需要“拉住”它们的引力也必须越大。

（暗物质星云想像图）

而引力是由质量提供的。天文学家数一数星系内部的可见物质，发现他们提供的引力根本支持不了外围恒星那么大的旋转速度。所以唯一的解释就是星系内部还有一些别的物质 —— 比可见物质多得多的物质 —— 在提供这个引力。

物理学家排除了各种可能性：黑洞、流浪行星、星际气体……，现在我们相信，星系团和星系内部必然存在着大量的“暗物质”。根据这个设想，一个典型的星系团就应该是下面这个样子 ——

（银行星系模拟图）

➁

最新发现

今年天体物理学界有个新发现证明了：前面的这些理论是错的。严格地说星系团还是没问题，这个新发现是关于星系的。

3月29日，包括双子座北天文台、W·M·凯克天文台、哈勃太空望远镜和世界上其他几个天文台联合在《自然》杂志发表一篇论文，说有一个编号为 NGC1052-DF2 的星系，它的内部，没有暗物质！

NGC1052-DF2

这个星系距离我们非常非常远，在6500万光年之外。而且它还属于一种非常特殊的星系类别，叫“超稀疏星系（Ultra diffuse galaxy）”。超稀疏星系内部的恒星非常稀疏，单位空间里恒星的数量只大约相当于我们这个银河系的1%。超稀疏星系这个种类是直到2015年才被天文学家正式发现，结果马上就发现这种星系在宇宙中还很常见。对暗物质来说超稀疏星系并不特殊，天文学家研究过的其他超稀疏星系里都有暗物质，有些超稀疏星系内部，被认为几乎全都是暗物质。

可是这个 NGC1052-DF2，却非常、非常不一样。天文学家测量了这个星系外围恒星的运动速度， 发现它们正好就是星系内部那些可见物质的引力所能提供的速度，根本不需要暗物质。

（后发座星系团）

那你可能会说，这个星系离我们这么远，是不是里面还有别的东西，天文学家没看清楚？不会是这个原因。请注意，如果星系内部还有别的东西，引力就应该更强，外围恒星旋转的速度就应该更快 —— 那只能说明有暗物质。天文学家观察到的结果是外围恒星的速度比有暗物质情况下要慢。

当然，超乎寻常的论断需要超乎寻常的证据。而事实上，天文学家并不是看到一个观测结果就大喊大叫，这个结果是几个天文台加上哈勃望远镜互相交叉验证之后，才敢发表出来的。

（哈勃望远镜）

这是目前为止天文学家找到的唯一一个没有暗物质的星系。这个结果一出来就引发了大讨论。学术论文经过审稿程序再发表一般需要好几个月的时间，物理学家喜欢用不审稿的预印本服务器先把论文贴出来再说。不过这一次更急，是直接在 Twitter 上表态。我们现在能说的就是有几个物理学家对这个结果表示质疑。

凡是颠覆式的发现，一定会引发质疑。也许这个发现最终会被证伪，但也许过不了多久天文学家就会发现别的没有暗物质的星系。科学史的经验，是一旦发现一个，很快就能发现很多个。那么假设 NGC1052-DF2 内部真的没有暗物质，这个事儿可就大了。

➂

用“不存在”证明的存在

如果 NGC1052-DF2 星系内部不存在暗物质，那么现在我们就可以确切地说，暗物质这种东西，的确存在。

这个道理是这样的。我们以前的观测，是在每一个星系、每一个星系团内部，都有暗物质。那么人们就提出一个质疑，说也许根本不存在什么暗物质，是你的理论计算需要修改。毕竟我们从来没有直接探测到暗物质，我们只不过是发现外围恒星旋转速度太快，推测内部有暗物质来提供更大的引力。而我们计算引力和旋转速度的关系，用的是现有的引力理论 —— 也就是广义相对论。那么的确就存在一种逻辑上的可能性，广义相对论有问题，而暗物质并不存在。

（引力结构想像图）

绝大多数物理学家非常相信广义相对论，毕竟像引力波这样的观测结果已经证明广义相对论是个很好的理论。另一方面，宇宙大爆炸理论也需要暗物质。我们需要暗物质的引力去帮着平衡宇宙膨胀。但是仍然有一些物理学家，就在试图提出修改版的引力理论，能够在满足其他所有观测结果的情况下不要暗物质。

说白了，就是这里有一个效应，你说这个效应是某个东西导致的，那我也可以说不存在什么东西，是物理定律要求必须有这个效应。如果暗物质在每个星系都存在，我完全可以说它并不存在，这只不过是星系的一个物理性质而已！

（引力结构想像图）

现在好了！NGC1052-DF2 这个星系里就不存在暗物质！这就说明其他所有那些星系，之所以会有旋转速度快那样的性质，不是什么物理定律导致的，而是那些星系的个性。暗物质可以出现也可以不出现，所以它一定是一种真实的东西，而不是幻觉。暗物质就好像一个平时总是循规蹈矩的人，有一天终于表现出了她的个性，使我们终于相信她是个活生生的人。

我觉得这件事不仅仅是个重要的物理学发现，而且在智识上也很有意思。一件东西如果无处不在、永远存在，那我们就完全可以说它不存在。

比如以前物理学家相信空间中弥漫着一种叫“以太”的物质，是光的载体，它无处不在、永远存在。结果后来证明以太并不存在。这个世界并不需要以太，物理定律已经解释一切。

（星系观测图）

总结：

很多人都相信上帝的力量无处不在、永远存在，宇宙中任何事情都体现了上帝的意志 —— 那好，我们就可以问，“上帝”，跟“物理定律”，有什么区别呢？物理定律永远都好使。只有在某一时间某一地点，上帝决定罢工不干活了，任由那里的事情发生一次混乱，我们才能相信，上帝不是物理定律，上帝有"个性"，上帝真实存在。

GOD

其实“爱”也是这样。如果你从小到大都生活在周围亲友的爱之中，你可能根本感觉不到爱的存在，你以为这个世界就是这样优待每个人的……直到有一天，有个人突然不爱你了，你才意识到“爱”的存在。

NGC1052-DF2 这个星系为什么没有暗物质，物理学家现在连最基本的猜测都没有。此前的主流理论是连星系的诞生都必须要有暗物质参与才行。现在我们还在慢慢接受和体会这个震惊的发现。

虽然还是没有直接的观测证据，但我们现在更加相信，暗物质用它”部份的不存在，证明了它真实存在“。