看不见也摸不着的暗物质，为什么科学家要假设它存在？

主要观点总结

文章介绍了暗物质的概念及其在物理理论中的重要性。从天文观测的挑战开始，描述了引入暗物质的必要性，并讨论了暗物质的理论选择及可检验的预言。还提到了暗物质探测的实验检验和理论构建的过程。

关键观点总结

关键观点1: 暗物质的概念源于天文观测的挑战，用以解释宇宙中的质量缺失问题。

文章提到，天文学家通过观测星系旋转曲线和星系团动力学发现，许多星系（如旋涡星系）的旋转曲线在星系外围并没有如预期下降，意味着有额外的质量在维持这些恒星的转速。这些额外的质量并未发出可见光，因此被称为暗物质。

关键观点2: 面对质量缺失问题，理论家有两条研究路径：修改引力理论或引入新物质。

文章指出，在构造描述宇宙的完整理论时，面对这种“质量缺失”难题时，大多数物理学家倾向于引入暗物质的概念，而不是完全重写引力理论。这是因为暗物质概念在其他独立观测方面也表现出很强的解释力。

关键观点3: 暗物质的引入不仅是为了解释观测现象，更是为了给出可检验的新预言和新目标。

如果暗物质是由某种新粒子组成，那么我们可以预言其与普通物质或自身的微弱相互作用特征。这为实验学家提供了寻找暗物质的方向，如通过地下实验、粒子对撞机试验、空间探测器观测等手段进行探索。

关键观点4: 暗物质的探测和研究方向涵盖了多个领域，包括宇宙学、天体物理学和粒子物理学。

通过引入暗物质的概念，我们可以更完善地理解大尺度结构形成、宇宙演化、粒子属性等多重领域的问题。同时，这也为未来的实证研究提供了清晰的探索方向。

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