天文學家和天體物理學家最想解開的宇宙謎團是什麼？過去可能會是「黑洞」，但現在一定會加上「暗物質」；到底這種對普羅大眾來說比「黑洞」更陌生的東西究竟是什麼？
其實不只「暗物質」(Dark Matter) ，天體物理學家最想解開的還有「暗能量」(Dark energy)，甚至還有「希格斯玻色子」(Higgs Boson) 和「中微子」(Neutrino) 等等。其中有關「希格斯玻色子」、「中微子」的相關理論已相繼誕生了，可是對於暗能量人類所知甚少，有關假設眾說紛紜，一千個物理學家可能就會有一千種理論。
雖然觀測暗物質同樣是一件極其困難的事，然而暗物質情況比較好一點，相關的理論和認識要相對多一些。也想必一定有人會想問：『暗物質究竟是什麼？有什麼作用？如果宇宙中不存在暗物質又會如何呢？』
暗物質是什麼？
在宇宙學中，暗物質是指不與「電磁力」(Electromagnetic force) 產生作用的物質，也就是不會吸收、反射或發出光，因此人們看不見暗物質，只能透過重力產生的效應得知其存在，而且已經發現宇宙中有大量暗物質的存在 —— 宇宙中的物質竟有 85% 是暗物質，但因為難以捕捉或測量，其屬性至今仍是謎。
話說上世紀三十年代起，天文學家透過重力發現到一個很神奇的現象 —— 「重力、引力」(Gravity) ，在宇宙中一個天體繞著另一個天體運轉，就是因為有引力存在，地球繞日及月球圍繞著地球運轉就是一例；而愛因斯坦 (Albert Einstein) 將這現象稱為「時空彎曲」(Flection timespace)。而我們也知道，引力和物體的「質量」(Mass) 成正比，與距離的平方卻成反比。
天體物理學家正正就是透過與一般物質的重力交互作用而發現暗物質的存在，也一直對暗物質的不明成分而感到好奇，因而提出各式各樣的理論和實驗去企圖解釋暗物質的組成。例如建設地下實驗室打算捕捉暗物質粒子，或是利用如「巨大強子撞擊器」(Large Hadron Collider) 這樣的粒子加速器實驗來偵測暗物質，可是都不太成功！
霍金的理論錯了！
在過去，其中一項理論，是由著名英國理論物理學家、宇宙學家史提芬霍金 (Stephen Hawking) 於 1974 年提出，他認為暗物質可能由直徑小於 0.1mm 的迷你「原始黑洞」(Primordial black hole) 所組成，而這些迷你原始黑洞是在「宇宙大爆炸」(The Big Bang) 後不久產生的。
台灣中央研究院天文及天文物理研究所 (Academia Sinica Institute of Astronomy & Astrophysics) 研究員岡部信広博士 (Dr. Nobuhiro Okabe)，聯同一組由日本國立天文台 (National Astronomical Observatory of Japan) 的大栗真宗博士 (Dr. Masamune Oguri)、日本東京大學 (University of Tokyo) 的高田昌広博士 (Dr. Masahiro Tanaka) 及英國伯明罕大學 (University of Birmingham) 葛蘭史密斯博士（Dr. Graham Smith）所組成的跨國研究團隊，首度證實天文學界對「暗物質」的主流預測模型，這個模型描述了暗物質在大質量星系團會呈現近似橢圓的扁平狀分佈。
研究團隊利用「重力透鏡效應」(Gravitational lensing effect) 尋找地球到「仙女座星系」(Andromeda galaxy, M31) 之間的原始黑洞，亦即若有黑洞通過並處於地球與遠方天體之間時，就會折曲遠方天體發出的光，在一些極端案例中，這樣折曲的效果可使遠方天體的亮度比原來亮很多。
為了增加事件偵測到的次數，研究團隊使用位在夏威夷山頂的「昴望遠鏡」 (Subaru Telescope's) 配置「超廣角相機」(Hyper Suprime-Cam)，可觀察 25 個大質量星系團，藉由重力透鏡來詳細測量這些星系團的暗物質空間分佈。
星系團是研究暗物質へ分佈的理想區域，因為它們含有成千上萬的星系，且納有大量的暗物質。研究團隊利用 Suprime-Cam 取得了大質量星系團的廣角影像〔這些星系團皆位於距離地球 30 億光年以外〕，並利用這些影像來測量和分析暗物質之分佈。
考慮原始黑洞可能在星際空間的移動速度，研究團隊訂出要拍攝的影像幅數，期望能捕捉到時間達數分鐘到數小時的「重力透鏡」引起的 M31 星系內恆星變亮的事件。
團隊等人在一個晴朗的晚上，連續拍攝七個多小時、共 190 幅的 M31 影像中搜尋原始黑洞。如果「暗物質」是由質量比月球還小的原始黑洞組成，那麼在這些影像中應該會發現約一千個「重力透鏡事件」。
然而在小心分析之後，結果只確認到一個「重力透鏡事件」，只達期望值的 0.1%。由此得出結論 —— 來自東京大學凱維里數學連攜宇宙研究所 (Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, IPMU) 的高田昌広博士 (Dr. Masahiro Takada) 就指出：『史提芬霍金提出的理論錯了。』
暗物質會產生什麼作用？
根據「牛頓力學」(Newton's Laws of Motion) 理論，我們知道，當一個物體運轉的速度越快，所需要的引力就越大，這就意味著物體的質量就得相對大一些。不僅僅是地、月系統，太陽系 (Solar System) 是如此，以至銀河系 (The Milky Way Galaxy) 也是如此。
如果按照這套理論來看，大型星系中的「恆星」(Star) 離星系中心越遠，速度就會越慢，可是事實並非如此，天文學家發現，它們跑得遠比理論要快得多。
就拿我們的太陽來說，透過理論計算，太陽繞著銀河系中心的速度應該是 160km/s，然而實際上觀測的結果卻是 240km/s，也就是說要比理論快了 80km/s。這意味著所需要的引力要比理論值大得多，透過「牛頓萬有引力定律」(Newton's law of universal gravitation)，我們知道銀河系的實際質量一定比我們計算的要多得多，也就是存在一些我們看不到的「質量」，否則提供不了這額外的引力。
天文學家們提出宇宙中存在著看不到的物質提供著額外的引力，使得星系中的恆星的運動速度要高於理論值。也以此來定義暗物質，將暗物質形容為「星系間的粘合劑」。
如果暗物質突然消失了會如何？
我們知道，在宇宙中存在著四種基本作用力，分別是「電磁相互作用」(Electromagnetic Interaction)，「引力相互作用」(Gravitational Interactions)，「強相互作用」(Strong Interaction)和「弱相互作用」(Weak Interaction)。
其中「強相互作用」和「弱相互作用」都是在「原子核」(Atomic Nucleus) 層面的基本作用力，而我們平時所接觸到的除了「引力相互作用」之外，剩餘的都是「電磁相互作用」。
暗物質之所以稱之為「暗」，是因為「看不到」，而看不到的一個最重要原因，是它不帶「電磁相互作用」而只有「引力相互作用」或「弱相互作用」。既然暗物質不帶「電磁相互作用」，令我們不但看不到它，它更可以任意穿越我們的身體甚至地球。
我們雖然看不到暗物質，但事實上卻很重要，因為如果沒有暗物質，可以說我們有可能不會存在，為什麼這麼說呢？
可以想象一下，假設暗物質突然消失了，那這就意味著各種大型的星系會損失巨大的引力。因此絕大多數恆星都會因為速度太快而拋出星系，也就是說，星系會逐漸解體，宇宙秩序改變了，生存環境也改變了，人類能否存活就成疑問！
如果宇宙一開始就不存在暗物質會如何呢？
由於人類目前對於暗物質的瞭解還不夠深，因此，只能從「引力」的角度來探究這個問題。
我們現在的情況是，在「宇宙大爆炸」之後五億年，由於暗物質的存在，把恆星凝聚在了一起，形成了各大型星系。
但如果宇宙由始至終就不存在暗物質，宇宙也就無法形成大型星系，迷你星系只能散落在宇宙各處的，甚至大多數恆星都只會獨立存在而不會形成星系，換句話說也不會有我們現在身處的銀河系了。
一個不存在暗物質的宇宙，其演化會沿著完全不同的另外一條路徑去發展，也就很少會出現物質密度特別大的地方，產生的高順位元素的機會也會少很多，生命出現的時間就有可能會推遲很多。
也就是說，如果暗物質不存在，宇宙的歷史會完全改寫，人類可能至今仍未出現！
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