我們?cè)谄綍r(shí)經(jīng)常會(huì)聽到反物質(zhì)，暗物質(zhì)，暗能量等詞匯，這些其實(shí)都是物理學(xué)中的概念。那它們之間有什么區(qū)別，又和我們這個(gè)世界的一般物質(zhì)有什么關(guān)系呢？

今天，我們就來說說這個(gè)問題。

宇宙大爆炸

如果這個(gè)事情要進(jìn)入溯源的話，那其實(shí)需要追溯到宇宙的起源。按照目前主流的科學(xué)理論，我們知道，宇宙誕生于138億年前的一次大爆炸。

但是可能很少人知道，正是由于大量的粒子物理學(xué)家加入到研究這個(gè)宇宙學(xué)的問題，才使得這個(gè)理論可以在近100年來被創(chuàng)建出來，并逐漸成熟。要知道粒子物理學(xué)家可都是研究微觀世界的物理學(xué)現(xiàn)象，是我們?nèi)缃裾J(rèn)知的最小尺度，而宇宙則是最大的尺度。明明兩者是一大一小，照理說應(yīng)該完全是兩碼事，但實(shí)際上它們卻是一碼事。

具體來說是這樣，宇宙大爆炸之后，在極其短的時(shí)間內(nèi)，空間開始膨脹。此時(shí)的溫度極其高，隨著空間的膨脹，溫度也在逐漸下降。

最早宇宙是處于純能量的狀態(tài)，宇宙空間中充滿著高能的光子。這些光子之間會(huì)發(fā)生相互的碰撞。只要能量足夠大，這種碰撞就足以產(chǎn)生一對(duì)正反粒子，比如：正反質(zhì)子，正負(fù)電子等。這些粒子其實(shí)都是在不同的溫度環(huán)境下產(chǎn)生，我們也把這個(gè)溫度稱之為閾值溫度。

正如上文說到的那樣，光子的對(duì)撞產(chǎn)生的是一對(duì)正反粒子，這些正反粒子之后還會(huì)相互碰撞，發(fā)生湮滅。比如，一對(duì)正負(fù)電子湮滅，就會(huì)完全轉(zhuǎn)化成光子。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在宇宙的早期，每10億對(duì)正反物質(zhì)粒子對(duì)撞湮滅后，都會(huì)留下一個(gè)正物質(zhì)粒子。比如，每10億對(duì)正反質(zhì)子對(duì)撞湮滅后，都會(huì)留下一個(gè)質(zhì)子，每10億對(duì)正負(fù)電子對(duì)撞湮滅后，留下一個(gè)電子。

我們這個(gè)世界如今的可見物質(zhì)就是正物質(zhì)，也就是如今的都是那個(gè)時(shí)候的“幸存者”構(gòu)成的。而反物質(zhì)其實(shí)就是會(huì)與正物質(zhì)湮滅的物質(zhì)。

那反物質(zhì)又和暗物質(zhì)有什么關(guān)系呢？

暗物質(zhì)

宇宙誕生之后，一直處于膨脹狀態(tài)，大概在宇宙大爆炸后2億年，恒星就出現(xiàn)了，后來逐漸有了星系，然后如今宇宙中的各種天體。我們知道，天體會(huì)繞著另外一個(gè)天體運(yùn)動(dòng)其實(shí)是因?yàn)槿f有引力定律。這是牛頓提出來的，萬有引力和天體之間的距離平方成反比，與質(zhì)量成正比。

就拿地球來說，按照牛頓的理論，地球應(yīng)該是有個(gè)初速度的，然后繞著太陽轉(zhuǎn)，如果地球的速度再快一點(diǎn)，按照理論，地球軌道就要再向外擴(kuò)一點(diǎn)。這應(yīng)該如何理解呢？

我們都看過鏈球比賽，運(yùn)動(dòng)員會(huì)把鏈球甩起來，最后拋出。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員把鏈球甩得越快，他要抓住鏈球的力量就需要更大一些，否者就會(huì)把鏈球甩出去。

太陽拽住地球也是這個(gè)道理，而太陽依靠的就是萬有引力。

可是天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)，在許多大星系中，通過理論計(jì)算，就發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)離星系質(zhì)心的恒星沒有引力距離遠(yuǎn)了，運(yùn)動(dòng)速度減慢。用鏈球的例子來看，就是說運(yùn)動(dòng)員把鏈子變長了，甩得還那么快，可是用的力還是那么多，這其實(shí)是很不符合理論的。實(shí)際上，運(yùn)動(dòng)員要提供額外的拉力，才能拉得住。而星系也是需要提供額外的引力才能拉住這些恒星。

也就是說，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了理論和測量之間的差別特別大。那到底是誰提供了額外的引力呢？

科學(xué)家就提出了暗物質(zhì)的想法。那應(yīng)該如何理解呢？

在我們這個(gè)宇宙中，如今我們知道一共存在著4種基本作用力，分別是強(qiáng)相互作用，弱相互作用，電磁相互作用和引力相互作用。其中強(qiáng)相互作用和弱相互作用是作用在原子核的層面。因此，在日常生活中，我們所接觸的作用，不是引力就是電磁力。

彈力，支持力，摩擦力的本質(zhì)其實(shí)都是電磁力，甚至包括我們觀測天體，實(shí)際上是光子進(jìn)入到了眼睛里，或者觀測儀器上，和眼睛或者觀測儀器發(fā)生了電磁相互作用，我們才能夠看到的。因此，如果物質(zhì)不參與電磁相互作用，我們就無法看到它。

科學(xué)家認(rèn)為，暗物質(zhì)就屬于不參與電磁相互作用，但是參與到引力相互作用的物質(zhì)。因此，它其實(shí)存在于星系的內(nèi)部，提供引力，但由于我們觀測不到它，因此，沒有把它提供的引力計(jì)算在內(nèi)，才會(huì)出現(xiàn)上文提到誤差。

因此，暗物質(zhì)和反物質(zhì)其實(shí)是兩種完全不同的東西，反物質(zhì)和正物質(zhì)會(huì)發(fā)生湮滅，而暗物質(zhì)粒子則是因?yàn)椴粎⑴c電磁相互作用，所以可以直接穿越正物質(zhì)。

根據(jù)科學(xué)家的計(jì)算，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)在宇宙中的總量是可見物質(zhì)的6倍。正是它們的存在，才使得星系不會(huì)分崩離析，所以，它們其實(shí)也可以被認(rèn)為是星系的粘合劑。

這就意味著我們其實(shí)是被暗物質(zhì)包圍著的，我們的身體時(shí)時(shí)刻刻都有暗物質(zhì)粒子穿過，而我們不得而知，如果這些暗物質(zhì)粒子全部換成和我們直接對(duì)應(yīng)的反物質(zhì)，那整個(gè)宇宙就會(huì)處于湮滅的爆炸中。

總結(jié)

暗物質(zhì)和反物質(zhì)其實(shí)是兩個(gè)完全不同的物質(zhì)，反物質(zhì)會(huì)和與其對(duì)應(yīng)的正物質(zhì)發(fā)生湮滅，轉(zhuǎn)化成電磁波。而暗物質(zhì)提供的是提供引力，但不參與電磁相互作用，它不會(huì)和物質(zhì)發(fā)生湮滅作用。