暗物质（Dark Matter）是宇宙中一种神秘的物质，它不发光、不吸收光，也不反射光，因此无法用传统望远镜直接观测到，科学家通过它对可见物质的引力作用，确信它占据了宇宙总质量的约27%，而普通物质（如恒星、行星等）仅占约5%，暗物质的存在解释了星系旋转速度异常、宇宙大尺度结构形成等现象，是现代天体物理学最重要的未解之谜之一。
暗物质的概念最早由瑞士天文学家弗里茨·兹威基（Fritz Zwicky）在1933年提出，他观测到后发座星系团中的星系运动速度远超理论预期，仅靠可见物质的引力无法解释，因此推测存在“看不见的物质”，1970年代，薇拉·鲁宾（Vera Rubin）通过研究星系旋转曲线，进一步证实了暗物质的存在——星系外围的恒星运动速度并未如预期般减慢，而是保持高速，这表明有额外的质量在提供引力。

• 不参与电磁相互作用：它不与光发生任何作用，因此无法直接观测。
• 具有引力效应：它的存在通过引力影响星系和宇宙结构的演化。
• 运动缓慢（冷暗物质）：主流理论认为暗物质粒子运动速度远低于光速，属于“冷暗物质”（Cold Dark Matter, CDM）。

暗物质的候选者

科学家提出了多种可能的暗物质粒子,包括：

• WIMPs（弱相互作用大质量粒子）：理论预测的超对称粒子，可能通过弱核力与普通物质作用。
• 轴子（Axions）：极轻的假想粒子，最初为解决强相互作用问题提出。
• 惰性中微子：中微子的“隐形”变种，可能具有质量但极少与其他物质作用。

尽管全球多个实验（如LUX、XENON、中国锦屏地下实验室）在搜寻这些粒子，但至今尚未直接探测到。

暗物质与宇宙结构

暗物质是宇宙演化的“骨架”，在早期宇宙中，暗物质的引力帮助气体聚集，形成星系和星系团，计算机模拟显示，如果没有暗物质，宇宙无法形成如今观测到的大尺度纤维状结构。

未解之谜与争议

尽管暗物质理论成功解释了众多天文现象,但仍存在挑战：

• 暗物质分布问题：某些矮星系的暗物质密度与理论预测不符。
• 替代理论：如修正牛顿动力学（MOND）认为无需暗物质，只需修改引力定律，但该理论无法解释所有观测现象。

未来探索

下一代实验（如欧几里得卫星、LSST望远镜）将通过更精确的宇宙学观测，进一步限制暗物质性质，粒子对撞机（如LHC）可能制造出暗物质粒子，而地下探测器则试图捕捉其微弱信号。

暗物质是宇宙的重要组成部分,它的本质可能颠覆人类对物质和引力的认知，揭开这一谜题，不仅将填补粒子物理学的空白，还可能引发新的科学革命，正如诺贝尔奖得主亚当·里斯所说：“暗物质是宇宙留给我们的最大拼图之一。”