暗物质是所有物质中最丰富、最难以捉摸的。人们能理解这个物理学中的巨大未解之谜吗？
我们所看到的世界只是一种幻觉，尽管是一种高度持久的幻觉。
人们逐渐认识到，大自然的真实情况是一个不确定的量子场；我们所看到的并不一定是真实的。
暗物质是这一概念的深刻延伸。宇宙中的大部分物质都不为我们所知。
这让物理学家和我们大家都感到不安。物理学家担心，无法指出一个明确证实的预言或对物质本身的积极探测。
我们大家则认为很难接受如此朦胧和难以捉摸的东西。
事实上，这种情况与一个多世纪前的"以太 "之争极为相似。
19 世纪末，科学家们对电磁波，如光如何穿过真空感到困惑。
就像我们最熟悉的波被限制在水中一样，很明显是水产生了波，必须有某种介质使电磁波成为波。
因此，人们提出了 "以太 "的概念，认为它是一种渗透整个空间的不可感知的场。
1887 年，科学家迈克尔逊和莫利进行了最著名的实验，以验证"以太 "的存在。
他们推断，如果光的传播需要介质，那么地球也应该通过同样的介质运动。
他们建立了一个巧妙的仪器来验证这一想法，一个坚硬的光学台漂浮在液态汞垫上，这样光学台就可以向任何方向旋转。
他们的计划是在仪器旋转旋转时，比较不同相对方向的光线波长。
由于我们的星球在其轨道上的运动方向与背景"以太 "相反，因此光线应该会受到阻碍，其波长也会被压缩。
六个月后，阻抗的方向应该逆转，波长应该扩大。
但出乎许多人意料的是，两个方向的波长都是一样的。
没有任何迹象表明存在预期的介质。"以太 "似乎是个错误。
但这并不能排除所有物理学家心中存在"以太 "的可能性。
分歧一直持续到至少一些"以太 "学家去世。
莫利本人也不相信自己的研究成果，事后看来，迈克尔逊-莫利实验才被视为不存在"以太 "的证据。
而且，事实证明，它证实了爱因斯坦更为激进的相对论。
暗物质、暗能量、暗金钱、暗市场、暗生物量、暗词汇、暗基因组，科学家们似乎给每一种理解不深、某种程度上被隐藏起来，而无法直接感知的现象都加上了 "暗 "字。
黑暗是一种隐喻，起初，它的含义却是字面意义上的。
20 世纪 30 年代，天文学家弗里茨-兹威基观测到一个星系团，所有星系都被引力束缚在一起，并以极快的速度相互绕行。
似乎只有一个非常巨大的、看不见的质量的引力才能解释，为什么它们没有简单地旋转开来。
兹威基假设存在某种 "暗 "物质，这是最随意的说法，他只是认为存在某种他看不见的东西。
但是，天文学家不断发现宇宙中存在着看不见的质量。
例如，星系中的恒星也旋转得太快了。事实上，看起来暗物质是我们宇宙中最丰富的物质形式。
它也是最难以捉摸的，它不会与自身或恒星、行星，或我们自身中的普通物质发生强烈的相互作用。
它的存在完全是通过引力效应推断出来的，而引力是最微弱的基本力，这一点很令人讨厌。
但引力是唯一重要的长程力，这就是为什么暗物质在最大尺度上主导着宇宙结构。
试图在暗物质的基本原理上做文章的天体物理学家，往往会发现自己与主流相去甚远。
在过去的半个世纪里，科学家建立了一个宇宙学标准模型，这个模型很好地描述了观测到的宇宙。
起初，炙热的大爆炸导致空间迅速膨胀，并为整个宇宙物质密度的波动播下了种子。
在接下来的 137 亿年里，这些密度模式被无情的引力放大，最终形成了暗物质的宇宙支架，它的引力悬浮着我们能看到的发光星系。
这一宇宙学标准模型得到了大量数据的支持，包括宇宙无处不在的辐射场、星系在天空中的分布以及星系团的碰撞。
这些可靠的观测数据结合了天文学许多领域的专业知识和独立分析。
所有这些都与包含暗物质的宇宙学模型高度一致。
试图篡改暗物质基本原理的天体物理学家，往往会发现自己与主流相去甚远。
这并不是因为有人认为它是一个特别好的理论；只是因为没有其他一致的、能成功预测的替代理论。
但这些都无法解释暗物质究竟是什么，这确实是物理学中一个悬而未决的大问题。
于是，寻找开始了，粒子加速器筛选数据，探测器在地下耐心等待，望远镜向上窥视。
新一代的实验已经对可行的理论形成了强有力的制约。
乐观地说，暗物质的性质可能会在几十年内被理解。悲观地说，它可能永远不会被理解。
我们正处在一个发现的时代。
一套得到充分证实的理论支配着，我们已经观测到的一系列基本粒子。
同样的理论还允许存在其他尚未发现的粒子。
几十年前，理论家们意识到可能存在所谓的弱相互作用大质量粒子。
这种通用粒子具备暗物质的所有属性，而且可能就隐藏在我们的眼皮底下。
如果暗物质确实是一种弱相互作用大质量粒子，那么它与普通物质的相互作用将是如此微弱，以至于我们只能通过目前正在进行的新一代暗物质实验来探测它。
最有希望的可能是大型地下氙实验，它是世界上最大的暗物质探测器。
尽管地下氙的灵敏度非常高，但寻找暗物质本身却一直是一场等待游戏。
迄今为止，探测器捕获器中出现的唯一粒子是一些宇宙噪音，只不过是一种干扰而已。
理论物理学标准范式过去取得的成功，使人们开始寻找单一的暗物质粒子。
没有理由说宇宙是为了我们的方便而设计的，有以下几种可能性。
暗物质要么存在，要么不存在。
如果存在，我们要么能探测到，要么探测不到。
如果它不存在，那么要么我们能证明它不存在，要么我们不能。
导致天文学家首先提出暗物质的观测结果似乎过于强大，无法被否定。
因此，不存在暗物质的最常见论据是，我们对引力的理解肯定出了问题，引力无法像爱因斯坦预言的那样运行。
这将会彻底改变我们对物理学的理解，所以没有多少人愿意这样做。
另一方面，如果暗物质确实存在，而我们却无法探测到它，那我们的处境确实会非常不妙。
但我们正生活在宇宙学的黄金时代。在过去的二十年里，科学家发现了很多东西，测量到了大爆炸残留辐射的变化，了解到宇宙正在加速膨胀，瞥见了黑洞，看到了宇宙中有史以来最亮的爆炸。
在未来的几十年里，有可能观测到宇宙中的第一批恒星，绘制出几乎整个物质的分布图，并通过引力波听到黑洞合并的巨响。
在这些财富中，暗物质提供了一个独特的诱人前景，它处于新观测、新理论、新技术和新资金的交汇点。
物理学家可能会把没有探测到暗物质当作放弃的信号，但总有一种诱人的可能性，那就是只需要一个更好的实验。
测量它的各种建议往往分为三类：人工创造，在粒子加速器中、间接探测和直接探测。
后者，即研究人员尝试在野外捕捉弱相互作用大质量粒子，是令人兴奋的地方。
地下地下氙探测器是第一批新一代超灵敏实验之一。
它依赖于弱相互作用大质量粒子与普通原子核的相互作用。
这些实验通常包括一个非常纯净的探测器目标，如原始元素锗或氙，冷却到极低的温度并屏蔽外界粒子。
问题是，杂散粒子无论如何都会潜入。与入侵者之间的相互作用需要仔细监测。
降噪、屏蔽和仔细统计，是区分真正的暗物质相互作用事件和虚假警报的唯一方法。
理论家们考虑了标准弱相互作用大质量粒子的许多可能工作方式。
事实上，第一代实验已经排除了所谓的 Z 玻色子散射相互作用。
剩下的就是希格斯玻色子介导的散射，这将涉及在日内瓦大型强子对撞机上发现的同一种粒子。
这意味着一种非常微弱的相互作用，但完全符合新一代实验目前的灵敏度阈值。
另一方面，科学与其说是在说 "是什么"，不如说是在说 "不是什么"。
同时，它们也带来了一些需要解决的反常现象，这与"以太 "之争的发展情况惊人地相似。
科学家预计地球绕太阳运行时也会出现这种年度变化，有时会与更大的银河自转同步，有时则相反。
大自然是残酷的，暗物质的复杂程度可能与普通物质不相上下。
科学家可能会发现一种粒子，它只能解释暗物质预期总质量的一小部分。
从某种意义上说，这已经发生了。中微子难以捉摸，但分布广泛，每秒有 600 亿个中微子穿过小拇指大小的区域。
它们很少与普通物质发生相互作用，直到 1998 年，科学家还认为它们完全没有质量。
事实上，中微子只占宇宙质量预算的很小一部分，它们的行为就像一种奇怪的暗物质。
它们并不是 "暗物质"，但也许并不存在单一类型的暗物质。
说我们处在一个发现的时代，其实只是说我们处在一个兴趣浓厚的时代。
物理学家说，如果发现暗物质不是弱相互作用大质量粒子，我们就会有所成就。
与此同时，该领域的各种想法和相互竞争的理论也在蓬勃发展。
一些人正在探索暗物质具有相互作用的观点，但人们永远不会知道它们。
在这种情况下，暗物质将在最小尺度上发生相互作用，而标准宇宙学却不会改变。
它甚至可以拥有自己暗扇区的奇异宇宙。
对于物理学家来说，这种可能性既可怕又迷人。
可以假设一个错综复杂的暗物质领域，除了与我们自己的世界发生引力作用外，它将永远逃避我们的审视。
暗物质就像一个平行宇宙。
如果你把所有的修改都做得非常微弱，那么要篡改暗物质的基本概念是非常容易的。
所有暗物质理论家都是这么做的。人们对暗物质可能具有自我相互作用的想法进行了修补，并将其放入超级计算机模拟星系中。
在宇宙学已经做出可靠预测的最大尺度上，这种修改没有任何作用，但在暗物质理论显示出动摇迹象的小尺度上，它有助于解决几个问题。
模拟看起来很美，预测结果也可以接受。
但自由参数太多，也就是科学家所说的微调，因此结果似乎是为适应观测而量身定做的。
我们可能永远无法确定暗物质是否具有自我相互作用。
充其量，也许能对这种相互作用的强度设定一个上限。
宇宙学应该蕴含着一些我们有望掌握的深刻真理。
也许有一天，地下氙会发现他们正在寻找的东西。
又或者，将在一台超级计算机上发现暗物质的某些不为人知的真相。
无论如何，这样的发现都会让人感觉离我们很遥远，因为它是通过几层机器中的幽灵中介而来的。
暗物质宇宙是我们宇宙的一部分，但它永远不会让人感觉像我们的宇宙。
大自然在认识论上欺骗了我们所有人。我们观察到的事物各有一种存在，但我们无法观察到的事物可能有无限种存在。
好的理论必须足够复杂，暗物质是复杂问题的最简单解决方案，而不是简单问题的复杂解决方案。
但谁也不能保证它永远不会被点亮，无论天体物理学家能否从概念上找到它，我们都永远无法得到它。
它仍将遥不可及，生活在一个基本上无法触及的宇宙中，，无论好坏，就是生活在一个无限可能中。
