暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質長啥樣兒呢？因暗物質尚未被直接探測到，所以只有間接證據：
1.星系旋轉曲線與彌散速度分佈，靠外圍的天體繞星系中心旋轉的運動速度應當比靠中心的天體更慢，這暗示著這些星系中存在著質量巨大的不可見的物質。
2.引力透鏡效應。光線經過大質量星系團時會發生彎折，這與光學中的透鏡原理類似。人們懷疑暗物質是構成這個引力透鏡的“材料”。
3.通過對宇宙中微波背景輻射各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質的總量。人們據此猜測宇宙總能量的26.8% 由暗物質貢獻，構成天體和星際氣體的常規物質只佔4.9%，其餘68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量（請注意說法不一）。
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質長啥樣兒呢？因暗物質尚未被直接探測到，所以只有間接證據：
1.星系旋轉曲線與彌散速度分佈，靠外圍的天體繞星系中心旋轉的運動速度應當比靠中心的天體更慢，這暗示著這些星系中存在著質量巨大的不可見的物質。
2.引力透鏡效應。光線經過大質量星系團時會發生彎折，這與光學中的透鏡原理類似。人們懷疑暗物質是構成這個引力透鏡的“材料”。
3.通過對宇宙中微波背景輻射各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質的總量。人們據此猜測宇宙總能量的26.8% 由暗物質貢獻，構成天體和星際氣體的常規物質只佔4.9%，其餘68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量（請注意說法不一）。
尋找暗物質的探測手段分為三類：
1.直接探測，探測暗物質粒子直接與探測器中的物質發生相互作用。
2.間接探測，尋找宇宙中暗物質自身衰變或湮滅產生普通物質的信號。
3.加速器探測，利用粒子對撞機來人為產生的暗物質粒子。
猜測的暗物質屬性：
1暗物質參與引力相互作用，但單個暗物質粒子的質量大小還不能確定。
2.暗物質應是高度穩定的。
3.暗物質基本不參與電磁相互作用，也不參與強、弱相互作用，與光子的相互作用必須非常弱，以至於暗物質基本不發光。
4.暗物質的運動速度應該是遠低於光速，即“冷暗物質”。
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質長啥樣兒呢？因暗物質尚未被直接探測到，所以只有間接證據：
1.星系旋轉曲線與彌散速度分佈，靠外圍的天體繞星系中心旋轉的運動速度應當比靠中心的天體更慢，這暗示著這些星系中存在著質量巨大的不可見的物質。
2.引力透鏡效應。光線經過大質量星系團時會發生彎折，這與光學中的透鏡原理類似。人們懷疑暗物質是構成這個引力透鏡的“材料”。
3.通過對宇宙中微波背景輻射各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質的總量。人們據此猜測宇宙總能量的26.8% 由暗物質貢獻，構成天體和星際氣體的常規物質只佔4.9%，其餘68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量（請注意說法不一）。
尋找暗物質的探測手段分為三類：
1.直接探測，探測暗物質粒子直接與探測器中的物質發生相互作用。
2.間接探測，尋找宇宙中暗物質自身衰變或湮滅產生普通物質的信號。
3.加速器探測，利用粒子對撞機來人為產生的暗物質粒子。
猜測的暗物質屬性：
1暗物質參與引力相互作用，但單個暗物質粒子的質量大小還不能確定。
2.暗物質應是高度穩定的。
3.暗物質基本不參與電磁相互作用，也不參與強、弱相互作用，與光子的相互作用必須非常弱，以至於暗物質基本不發光。
4.暗物質的運動速度應該是遠低於光速，即“冷暗物質”。
按照量子力學的觀點，暗物質的候選者有弱相互作用的有質量粒子（WIMP），包括：超中性子（neutralino）、Kaluza-Klein激發態粒子、T-odd粒子，還有惰性中微子（sterile neutrino）、軸子（axion）等。
好了，到了總結的時候。
按照現在的主流觀點，宇宙主要由暗物質構成！咦~？別驚訝，事實就是這樣，暗物質佔宇宙總質量的85%~90%（說法不一），可見的物質只佔很小一部分，所以結論是宇宙的主體是由“看不見的暗物質”構成。是不是感覺很諷刺？更讓人奇怪的是，在宇宙中本應無處不在的物質（還有引力子、中微子等）人們上天入地卻遍尋不得，哪裡出錯了呢？
現狀非常奇怪，一方面又認為空間充滿了無處不在的暗物質，這個邏輯自相矛盾。事實上，現在的主流物理理論都是粒子說的理論，換句話說，現在的主流理論都認為空間是空無一物的真空（至少，這些理論建立之初都認為空間是真空）。
問題是，暗物質就在那裡，無論你信或不信，它都在那裡，既不逃走也不躲避。
我們能否換個意路，有沒有建立在非真空基礎上的理論呢？當然有，這個理論就是現代科技依然依賴的經典物理學。
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質長啥樣兒呢？因暗物質尚未被直接探測到，所以只有間接證據：
1.星系旋轉曲線與彌散速度分佈，靠外圍的天體繞星系中心旋轉的運動速度應當比靠中心的天體更慢，這暗示著這些星系中存在著質量巨大的不可見的物質。
2.引力透鏡效應。光線經過大質量星系團時會發生彎折，這與光學中的透鏡原理類似。人們懷疑暗物質是構成這個引力透鏡的“材料”。
3.通過對宇宙中微波背景輻射各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質的總量。人們據此猜測宇宙總能量的26.8% 由暗物質貢獻，構成天體和星際氣體的常規物質只佔4.9%，其餘68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量（請注意說法不一）。
尋找暗物質的探測手段分為三類：
1.直接探測，探測暗物質粒子直接與探測器中的物質發生相互作用。
2.間接探測，尋找宇宙中暗物質自身衰變或湮滅產生普通物質的信號。
3.加速器探測，利用粒子對撞機來人為產生的暗物質粒子。
猜測的暗物質屬性：
1暗物質參與引力相互作用，但單個暗物質粒子的質量大小還不能確定。
2.暗物質應是高度穩定的。
3.暗物質基本不參與電磁相互作用，也不參與強、弱相互作用，與光子的相互作用必須非常弱，以至於暗物質基本不發光。
4.暗物質的運動速度應該是遠低於光速，即“冷暗物質”。
按照量子力學的觀點，暗物質的候選者有弱相互作用的有質量粒子（WIMP），包括：超中性子（neutralino）、Kaluza-Klein激發態粒子、T-odd粒子，還有惰性中微子（sterile neutrino）、軸子（axion）等。
好了，到了總結的時候。
按照現在的主流觀點，宇宙主要由暗物質構成！咦~？別驚訝，事實就是這樣，暗物質佔宇宙總質量的85%~90%（說法不一），可見的物質只佔很小一部分，所以結論是宇宙的主體是由“看不見的暗物質”構成。是不是感覺很諷刺？更讓人奇怪的是，在宇宙中本應無處不在的物質（還有引力子、中微子等）人們上天入地卻遍尋不得，哪裡出錯了呢？
現狀非常奇怪，一方面又認為空間充滿了無處不在的暗物質，這個邏輯自相矛盾。事實上，現在的主流物理理論都是粒子說的理論，換句話說，現在的主流理論都認為空間是空無一物的真空（至少，這些理論建立之初都認為空間是真空）。
問題是，暗物質就在那裡，無論你信或不信，它都在那裡，既不逃走也不躲避。
我們能否換個意路，有沒有建立在非真空基礎上的理論呢？當然有，這個理論就是現代科技依然依賴的經典物理學。
1801年托馬斯-楊的雙縫干涉實驗奠定了波動說在第二次波粒之爭的勝利後，以太作為絕對參照系（絕對空間）存在，物質相對以太空間作絕對運動，電磁波是以太的橫振動，經典電動力學就建立在以太的基礎上。請注意，經典物理學的空間是三維絕對空間加一維獨立的時間，即三一時空。絕對的空間（以太）、絕對的運動和絕對的時間構成經典物理學的邏輯基礎。
1887年，邁克爾遜——莫雷實驗是結果是垂直方向和水平方向的兩束光的光速和傳播方向沒有變化，在意味著空間並非絕對靜止。不過，在相對論提出之前，以太並沒有因為這個實驗而被拋棄，因為除了實驗設計並不完善，重要的是，當時存在三種不同的以太假設，絕對靜止的以太假設只是其中一種。
1.“以太曳引假說”，也稱為“以太漂移假說”。以太作為絕對參照系存在。以太無所不在，沒有質量，絕對靜止，以太空間會與運動的星體產生相對運動，因此嗎，理應在地球上測量到每秒30公里的“以太風”。
2.“以太部分曳引假說”。菲涅爾認為以太絕對靜止，但是，當一個物體相對以太這個參照系運動時，其內部的以太只是超過真空的那一部分被物體帶動。
3.“以太完全曳引假說”。英國物理學家喬治·斯托克斯認為把以太分成不動（以太漂移假說）和可動（以太部分曳引假說）的兩部分不如假設星體能夠完全拖曳一部分以太，在物體表面附近的以太有一個速度逐漸減慢的區域，星體曳引周圍的這部分以太一起運動，而距離星體更遠空間中的以太則完全靜止。即在地球表面，以太與地球具有相同的速度，即地球完全曳引這部分以太。只有在離開地球表面某一高度的地方，才可以認為以太是靜止的。［愛因斯坦《狹義與廣義相對論淺說》導讀第17頁］因此，在地球表面附近的以太空間與地球並無相對運動（請注意！）。
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質長啥樣兒呢？因暗物質尚未被直接探測到，所以只有間接證據：
1.星系旋轉曲線與彌散速度分佈，靠外圍的天體繞星系中心旋轉的運動速度應當比靠中心的天體更慢，這暗示著這些星系中存在著質量巨大的不可見的物質。
2.引力透鏡效應。光線經過大質量星系團時會發生彎折，這與光學中的透鏡原理類似。人們懷疑暗物質是構成這個引力透鏡的“材料”。
3.通過對宇宙中微波背景輻射各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質的總量。人們據此猜測宇宙總能量的26.8% 由暗物質貢獻，構成天體和星際氣體的常規物質只佔4.9%，其餘68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量（請注意說法不一）。
尋找暗物質的探測手段分為三類：
1.直接探測，探測暗物質粒子直接與探測器中的物質發生相互作用。
2.間接探測，尋找宇宙中暗物質自身衰變或湮滅產生普通物質的信號。
3.加速器探測，利用粒子對撞機來人為產生的暗物質粒子。
猜測的暗物質屬性：
1暗物質參與引力相互作用，但單個暗物質粒子的質量大小還不能確定。
2.暗物質應是高度穩定的。
3.暗物質基本不參與電磁相互作用，也不參與強、弱相互作用，與光子的相互作用必須非常弱，以至於暗物質基本不發光。
4.暗物質的運動速度應該是遠低於光速，即“冷暗物質”。
按照量子力學的觀點，暗物質的候選者有弱相互作用的有質量粒子（WIMP），包括：超中性子（neutralino）、Kaluza-Klein激發態粒子、T-odd粒子，還有惰性中微子（sterile neutrino）、軸子（axion）等。
好了，到了總結的時候。
按照現在的主流觀點，宇宙主要由暗物質構成！咦~？別驚訝，事實就是這樣，暗物質佔宇宙總質量的85%~90%（說法不一），可見的物質只佔很小一部分，所以結論是宇宙的主體是由“看不見的暗物質”構成。是不是感覺很諷刺？更讓人奇怪的是，在宇宙中本應無處不在的物質（還有引力子、中微子等）人們上天入地卻遍尋不得，哪裡出錯了呢？
現狀非常奇怪，一方面又認為空間充滿了無處不在的暗物質，這個邏輯自相矛盾。事實上，現在的主流物理理論都是粒子說的理論，換句話說，現在的主流理論都認為空間是空無一物的真空（至少，這些理論建立之初都認為空間是真空）。
問題是，暗物質就在那裡，無論你信或不信，它都在那裡，既不逃走也不躲避。
我們能否換個意路，有沒有建立在非真空基礎上的理論呢？當然有，這個理論就是現代科技依然依賴的經典物理學。
1801年托馬斯-楊的雙縫干涉實驗奠定了波動說在第二次波粒之爭的勝利後，以太作為絕對參照系（絕對空間）存在，物質相對以太空間作絕對運動，電磁波是以太的橫振動，經典電動力學就建立在以太的基礎上。請注意，經典物理學的空間是三維絕對空間加一維獨立的時間，即三一時空。絕對的空間（以太）、絕對的運動和絕對的時間構成經典物理學的邏輯基礎。
1887年，邁克爾遜——莫雷實驗是結果是垂直方向和水平方向的兩束光的光速和傳播方向沒有變化，在意味著空間並非絕對靜止。不過，在相對論提出之前，以太並沒有因為這個實驗而被拋棄，因為除了實驗設計並不完善，重要的是，當時存在三種不同的以太假設，絕對靜止的以太假設只是其中一種。
1.“以太曳引假說”，也稱為“以太漂移假說”。以太作為絕對參照系存在。以太無所不在，沒有質量，絕對靜止，以太空間會與運動的星體產生相對運動，因此嗎，理應在地球上測量到每秒30公里的“以太風”。
2.“以太部分曳引假說”。菲涅爾認為以太絕對靜止，但是，當一個物體相對以太這個參照系運動時，其內部的以太只是超過真空的那一部分被物體帶動。
3.“以太完全曳引假說”。英國物理學家喬治·斯托克斯認為把以太分成不動（以太漂移假說）和可動（以太部分曳引假說）的兩部分不如假設星體能夠完全拖曳一部分以太，在物體表面附近的以太有一個速度逐漸減慢的區域，星體曳引周圍的這部分以太一起運動，而距離星體更遠空間中的以太則完全靜止。即在地球表面，以太與地球具有相同的速度，即地球完全曳引這部分以太。只有在離開地球表面某一高度的地方，才可以認為以太是靜止的。［愛因斯坦《狹義與廣義相對論淺說》導讀第17頁］因此，在地球表面附近的以太空間與地球並無相對運動（請注意！）。
問題來了，為什麼現在的教科書上卻是邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太呢？
人性很有意思，人們總是相信自己願意相信的，而不是相信事實。這就是證實性偏見。證實性偏見是指個人、包括學者在主觀上支持某種觀點的時候，往往傾向於尋找那些能夠支持自己原來的觀點的信息，而忽視那些對己不利或矛盾的信息，以支持自己想法的現象。例如：
1.邁克爾遜——莫雷實驗是建立在斐索實驗基礎上的實驗。1859年的斐索實驗結果證明光速與空間介質的運動速度疊加或遞減。因此，邁克爾遜——莫雷實驗才會通過測量兩束平行與垂直光的光速是否存在差值來判斷地球表面與空間是否存在相對運動。如果光速不會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼邁克爾遜——莫雷實驗就不可能得出沒有“以太風”的結論。但是，人們完全忽略了斐索實驗的結論。原因是，如果承認了斐索實驗的結論，即證明光速會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼，就直接證偽了光速不變原理！！！所以，現在對斐索實驗進行了模糊處理，只是說斐索實驗驗證了菲涅爾 “以太部分曳引假說”，結論裡沒有說明光速是否會與空間介質的運動速度疊加或遞減，大多數人並不瞭解這個實驗的結論是什麼。
2.邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在美國凱斯技術學院的地下室裡進行，同學們是不是很驚訝？除非地球如同托馬斯·楊所認為的那樣是一種鏤空結構，以太“就像風穿過小樹林”一樣穿過地球這種鏤空結構到達地下室內，否則，實驗就不可能在地下室裡測量到“以太風”的存在，這和在一個密封的罐子裡測量有沒有風一樣可笑。事實上，大多數人根本就不知道邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在地下室裡進行的，說不是刻意隱瞞真相，很難讓人信服。
3.邁克爾遜莫—雷實驗只能證偽“以太曳引假說”，而不能證偽菲涅爾的“以太部分曳引假說”，更不能證偽斯托克斯的“以太完全曳引假說”。但是，斯托克斯和他的“以太完全曳引假說”被人們遺忘了，彷彿“以太完全曳引假說”從未存在過。大多數相關書籍裡只有“以太曳引假說”而沒有“以太完全曳引假說”的存在。
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質長啥樣兒呢？因暗物質尚未被直接探測到，所以只有間接證據：
1.星系旋轉曲線與彌散速度分佈，靠外圍的天體繞星系中心旋轉的運動速度應當比靠中心的天體更慢，這暗示著這些星系中存在著質量巨大的不可見的物質。
2.引力透鏡效應。光線經過大質量星系團時會發生彎折，這與光學中的透鏡原理類似。人們懷疑暗物質是構成這個引力透鏡的“材料”。
3.通過對宇宙中微波背景輻射各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質的總量。人們據此猜測宇宙總能量的26.8% 由暗物質貢獻，構成天體和星際氣體的常規物質只佔4.9%，其餘68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量（請注意說法不一）。
尋找暗物質的探測手段分為三類：
1.直接探測，探測暗物質粒子直接與探測器中的物質發生相互作用。
2.間接探測，尋找宇宙中暗物質自身衰變或湮滅產生普通物質的信號。
3.加速器探測，利用粒子對撞機來人為產生的暗物質粒子。
猜測的暗物質屬性：
1暗物質參與引力相互作用，但單個暗物質粒子的質量大小還不能確定。
2.暗物質應是高度穩定的。
3.暗物質基本不參與電磁相互作用，也不參與強、弱相互作用，與光子的相互作用必須非常弱，以至於暗物質基本不發光。
4.暗物質的運動速度應該是遠低於光速，即“冷暗物質”。
按照量子力學的觀點，暗物質的候選者有弱相互作用的有質量粒子（WIMP），包括：超中性子（neutralino）、Kaluza-Klein激發態粒子、T-odd粒子，還有惰性中微子（sterile neutrino）、軸子（axion）等。
好了，到了總結的時候。
按照現在的主流觀點，宇宙主要由暗物質構成！咦~？別驚訝，事實就是這樣，暗物質佔宇宙總質量的85%~90%（說法不一），可見的物質只佔很小一部分，所以結論是宇宙的主體是由“看不見的暗物質”構成。是不是感覺很諷刺？更讓人奇怪的是，在宇宙中本應無處不在的物質（還有引力子、中微子等）人們上天入地卻遍尋不得，哪裡出錯了呢？
現狀非常奇怪，一方面又認為空間充滿了無處不在的暗物質，這個邏輯自相矛盾。事實上，現在的主流物理理論都是粒子說的理論，換句話說，現在的主流理論都認為空間是空無一物的真空（至少，這些理論建立之初都認為空間是真空）。
問題是，暗物質就在那裡，無論你信或不信，它都在那裡，既不逃走也不躲避。
我們能否換個意路，有沒有建立在非真空基礎上的理論呢？當然有，這個理論就是現代科技依然依賴的經典物理學。
1801年托馬斯-楊的雙縫干涉實驗奠定了波動說在第二次波粒之爭的勝利後，以太作為絕對參照系（絕對空間）存在，物質相對以太空間作絕對運動，電磁波是以太的橫振動，經典電動力學就建立在以太的基礎上。請注意，經典物理學的空間是三維絕對空間加一維獨立的時間，即三一時空。絕對的空間（以太）、絕對的運動和絕對的時間構成經典物理學的邏輯基礎。
1887年，邁克爾遜——莫雷實驗是結果是垂直方向和水平方向的兩束光的光速和傳播方向沒有變化，在意味著空間並非絕對靜止。不過，在相對論提出之前，以太並沒有因為這個實驗而被拋棄，因為除了實驗設計並不完善，重要的是，當時存在三種不同的以太假設，絕對靜止的以太假設只是其中一種。
1.“以太曳引假說”，也稱為“以太漂移假說”。以太作為絕對參照系存在。以太無所不在，沒有質量，絕對靜止，以太空間會與運動的星體產生相對運動，因此嗎，理應在地球上測量到每秒30公里的“以太風”。
2.“以太部分曳引假說”。菲涅爾認為以太絕對靜止，但是，當一個物體相對以太這個參照系運動時，其內部的以太只是超過真空的那一部分被物體帶動。
3.“以太完全曳引假說”。英國物理學家喬治·斯托克斯認為把以太分成不動（以太漂移假說）和可動（以太部分曳引假說）的兩部分不如假設星體能夠完全拖曳一部分以太，在物體表面附近的以太有一個速度逐漸減慢的區域，星體曳引周圍的這部分以太一起運動，而距離星體更遠空間中的以太則完全靜止。即在地球表面，以太與地球具有相同的速度，即地球完全曳引這部分以太。只有在離開地球表面某一高度的地方，才可以認為以太是靜止的。［愛因斯坦《狹義與廣義相對論淺說》導讀第17頁］因此，在地球表面附近的以太空間與地球並無相對運動（請注意！）。
問題來了，為什麼現在的教科書上卻是邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太呢？
人性很有意思，人們總是相信自己願意相信的，而不是相信事實。這就是證實性偏見。證實性偏見是指個人、包括學者在主觀上支持某種觀點的時候，往往傾向於尋找那些能夠支持自己原來的觀點的信息，而忽視那些對己不利或矛盾的信息，以支持自己想法的現象。例如：
1.邁克爾遜——莫雷實驗是建立在斐索實驗基礎上的實驗。1859年的斐索實驗結果證明光速與空間介質的運動速度疊加或遞減。因此，邁克爾遜——莫雷實驗才會通過測量兩束平行與垂直光的光速是否存在差值來判斷地球表面與空間是否存在相對運動。如果光速不會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼邁克爾遜——莫雷實驗就不可能得出沒有“以太風”的結論。但是，人們完全忽略了斐索實驗的結論。原因是，如果承認了斐索實驗的結論，即證明光速會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼，就直接證偽了光速不變原理！！！所以，現在對斐索實驗進行了模糊處理，只是說斐索實驗驗證了菲涅爾 “以太部分曳引假說”，結論裡沒有說明光速是否會與空間介質的運動速度疊加或遞減，大多數人並不瞭解這個實驗的結論是什麼。
2.邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在美國凱斯技術學院的地下室裡進行，同學們是不是很驚訝？除非地球如同托馬斯·楊所認為的那樣是一種鏤空結構，以太“就像風穿過小樹林”一樣穿過地球這種鏤空結構到達地下室內，否則，實驗就不可能在地下室裡測量到“以太風”的存在，這和在一個密封的罐子裡測量有沒有風一樣可笑。事實上，大多數人根本就不知道邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在地下室裡進行的，說不是刻意隱瞞真相，很難讓人信服。
3.邁克爾遜莫—雷實驗只能證偽“以太曳引假說”，而不能證偽菲涅爾的“以太部分曳引假說”，更不能證偽斯托克斯的“以太完全曳引假說”。但是，斯托克斯和他的“以太完全曳引假說”被人們遺忘了，彷彿“以太完全曳引假說”從未存在過。大多數相關書籍裡只有“以太曳引假說”而沒有“以太完全曳引假說”的存在。
為什麼有些人認為以太必須是錯誤的呢？
我們知道，粒子說和波動說爭論了300多年，波動說的波必須要有振動的媒介，引力、電磁力、弱核力和強核力都需要空間媒介來傳遞。而粒子說的理論只能建立在空無一物的真空之上，因為任何慣性粒子在非真空空間中都會因為阻力而無法保持恆定速度。因此，粒子說和波動說爭論的焦點是空間是空無一物的真空還是由物質的廣延——以太構成，這關係到粒子說的理論（相對論和量子力學）和波動說的理論經典物理學誰是誰非的問題（現在還有建立在真空基礎上的弦理論），也關係到兩大門派的理論生死存亡的大問題。
經典物理學的經典電動力學理論建立在以太的基礎上，電磁波是以太的橫振動。目前人類所有的科技都建立在經典物理學的基礎上，經典物理學對客觀自然的解釋已成為我們的科學常識。經典物理學的伽利略變換是物體相當於空間運動，而以太就是這個絕對空間。愛因斯坦認為空間是空無一物的真空，物體（慣性系）只與物體互為參照運動，而不與（絕對）空間相對運動，這就是所謂的洛倫茲變換，這個所謂的洛倫茲變換（事實上與洛倫茲無關，洛倫茲是以太空間的支持者）建立在真空基礎上。如果空間由以太這種物質構成，相對運動只能是伽利略變換，而不是建立在真空基礎上洛倫茲變換。因此，對粒子說的理論來說，空間必須空無一物，如果空間由任何物質構成，那麼粒子說就無法自洽！建立在真空基礎上的所有粒子說的理論都將分崩離析。
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質長啥樣兒呢？因暗物質尚未被直接探測到，所以只有間接證據：
1.星系旋轉曲線與彌散速度分佈，靠外圍的天體繞星系中心旋轉的運動速度應當比靠中心的天體更慢，這暗示著這些星系中存在著質量巨大的不可見的物質。
2.引力透鏡效應。光線經過大質量星系團時會發生彎折，這與光學中的透鏡原理類似。人們懷疑暗物質是構成這個引力透鏡的“材料”。
3.通過對宇宙中微波背景輻射各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質的總量。人們據此猜測宇宙總能量的26.8% 由暗物質貢獻，構成天體和星際氣體的常規物質只佔4.9%，其餘68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量（請注意說法不一）。
尋找暗物質的探測手段分為三類：
1.直接探測，探測暗物質粒子直接與探測器中的物質發生相互作用。
2.間接探測，尋找宇宙中暗物質自身衰變或湮滅產生普通物質的信號。
3.加速器探測，利用粒子對撞機來人為產生的暗物質粒子。
猜測的暗物質屬性：
1暗物質參與引力相互作用，但單個暗物質粒子的質量大小還不能確定。
2.暗物質應是高度穩定的。
3.暗物質基本不參與電磁相互作用，也不參與強、弱相互作用，與光子的相互作用必須非常弱，以至於暗物質基本不發光。
4.暗物質的運動速度應該是遠低於光速，即“冷暗物質”。
按照量子力學的觀點，暗物質的候選者有弱相互作用的有質量粒子（WIMP），包括：超中性子（neutralino）、Kaluza-Klein激發態粒子、T-odd粒子，還有惰性中微子（sterile neutrino）、軸子（axion）等。
好了，到了總結的時候。
按照現在的主流觀點，宇宙主要由暗物質構成！咦~？別驚訝，事實就是這樣，暗物質佔宇宙總質量的85%~90%（說法不一），可見的物質只佔很小一部分，所以結論是宇宙的主體是由“看不見的暗物質”構成。是不是感覺很諷刺？更讓人奇怪的是，在宇宙中本應無處不在的物質（還有引力子、中微子等）人們上天入地卻遍尋不得，哪裡出錯了呢？
現狀非常奇怪，一方面又認為空間充滿了無處不在的暗物質，這個邏輯自相矛盾。事實上，現在的主流物理理論都是粒子說的理論，換句話說，現在的主流理論都認為空間是空無一物的真空（至少，這些理論建立之初都認為空間是真空）。
問題是，暗物質就在那裡，無論你信或不信，它都在那裡，既不逃走也不躲避。
我們能否換個意路，有沒有建立在非真空基礎上的理論呢？當然有，這個理論就是現代科技依然依賴的經典物理學。
1801年托馬斯-楊的雙縫干涉實驗奠定了波動說在第二次波粒之爭的勝利後，以太作為絕對參照系（絕對空間）存在，物質相對以太空間作絕對運動，電磁波是以太的橫振動，經典電動力學就建立在以太的基礎上。請注意，經典物理學的空間是三維絕對空間加一維獨立的時間，即三一時空。絕對的空間（以太）、絕對的運動和絕對的時間構成經典物理學的邏輯基礎。
1887年，邁克爾遜——莫雷實驗是結果是垂直方向和水平方向的兩束光的光速和傳播方向沒有變化，在意味著空間並非絕對靜止。不過，在相對論提出之前，以太並沒有因為這個實驗而被拋棄，因為除了實驗設計並不完善，重要的是，當時存在三種不同的以太假設，絕對靜止的以太假設只是其中一種。
1.“以太曳引假說”，也稱為“以太漂移假說”。以太作為絕對參照系存在。以太無所不在，沒有質量，絕對靜止，以太空間會與運動的星體產生相對運動，因此嗎，理應在地球上測量到每秒30公里的“以太風”。
2.“以太部分曳引假說”。菲涅爾認為以太絕對靜止，但是，當一個物體相對以太這個參照系運動時，其內部的以太只是超過真空的那一部分被物體帶動。
3.“以太完全曳引假說”。英國物理學家喬治·斯托克斯認為把以太分成不動（以太漂移假說）和可動（以太部分曳引假說）的兩部分不如假設星體能夠完全拖曳一部分以太，在物體表面附近的以太有一個速度逐漸減慢的區域，星體曳引周圍的這部分以太一起運動，而距離星體更遠空間中的以太則完全靜止。即在地球表面，以太與地球具有相同的速度，即地球完全曳引這部分以太。只有在離開地球表面某一高度的地方，才可以認為以太是靜止的。［愛因斯坦《狹義與廣義相對論淺說》導讀第17頁］因此，在地球表面附近的以太空間與地球並無相對運動（請注意！）。
問題來了，為什麼現在的教科書上卻是邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太呢？
人性很有意思，人們總是相信自己願意相信的，而不是相信事實。這就是證實性偏見。證實性偏見是指個人、包括學者在主觀上支持某種觀點的時候，往往傾向於尋找那些能夠支持自己原來的觀點的信息，而忽視那些對己不利或矛盾的信息，以支持自己想法的現象。例如：
1.邁克爾遜——莫雷實驗是建立在斐索實驗基礎上的實驗。1859年的斐索實驗結果證明光速與空間介質的運動速度疊加或遞減。因此，邁克爾遜——莫雷實驗才會通過測量兩束平行與垂直光的光速是否存在差值來判斷地球表面與空間是否存在相對運動。如果光速不會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼邁克爾遜——莫雷實驗就不可能得出沒有“以太風”的結論。但是，人們完全忽略了斐索實驗的結論。原因是，如果承認了斐索實驗的結論，即證明光速會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼，就直接證偽了光速不變原理！！！所以，現在對斐索實驗進行了模糊處理，只是說斐索實驗驗證了菲涅爾 “以太部分曳引假說”，結論裡沒有說明光速是否會與空間介質的運動速度疊加或遞減，大多數人並不瞭解這個實驗的結論是什麼。
2.邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在美國凱斯技術學院的地下室裡進行，同學們是不是很驚訝？除非地球如同托馬斯·楊所認為的那樣是一種鏤空結構，以太“就像風穿過小樹林”一樣穿過地球這種鏤空結構到達地下室內，否則，實驗就不可能在地下室裡測量到“以太風”的存在，這和在一個密封的罐子裡測量有沒有風一樣可笑。事實上，大多數人根本就不知道邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在地下室裡進行的，說不是刻意隱瞞真相，很難讓人信服。
3.邁克爾遜莫—雷實驗只能證偽“以太曳引假說”，而不能證偽菲涅爾的“以太部分曳引假說”，更不能證偽斯托克斯的“以太完全曳引假說”。但是，斯托克斯和他的“以太完全曳引假說”被人們遺忘了，彷彿“以太完全曳引假說”從未存在過。大多數相關書籍裡只有“以太曳引假說”而沒有“以太完全曳引假說”的存在。
為什麼有些人認為以太必須是錯誤的呢？
我們知道，粒子說和波動說爭論了300多年，波動說的波必須要有振動的媒介，引力、電磁力、弱核力和強核力都需要空間媒介來傳遞。而粒子說的理論只能建立在空無一物的真空之上，因為任何慣性粒子在非真空空間中都會因為阻力而無法保持恆定速度。因此，粒子說和波動說爭論的焦點是空間是空無一物的真空還是由物質的廣延——以太構成，這關係到粒子說的理論（相對論和量子力學）和波動說的理論經典物理學誰是誰非的問題（現在還有建立在真空基礎上的弦理論），也關係到兩大門派的理論生死存亡的大問題。
經典物理學的經典電動力學理論建立在以太的基礎上，電磁波是以太的橫振動。目前人類所有的科技都建立在經典物理學的基礎上，經典物理學對客觀自然的解釋已成為我們的科學常識。經典物理學的伽利略變換是物體相當於空間運動，而以太就是這個絕對空間。愛因斯坦認為空間是空無一物的真空，物體（慣性系）只與物體互為參照運動，而不與（絕對）空間相對運動，這就是所謂的洛倫茲變換，這個所謂的洛倫茲變換（事實上與洛倫茲無關，洛倫茲是以太空間的支持者）建立在真空基礎上。如果空間由以太這種物質構成，相對運動只能是伽利略變換，而不是建立在真空基礎上洛倫茲變換。因此，對粒子說的理論來說，空間必須空無一物，如果空間由任何物質構成，那麼粒子說就無法自洽！建立在真空基礎上的所有粒子說的理論都將分崩離析。
常言道，有人的地方就有江湖，有江湖就會分門派，有門派，門派的利益就會高於公理。物理界也沒能免俗。歷史由勝利者書書寫，隨著狹義相對論和廣義相對論被物理學界和普通民眾所接受，特別是同樣建立在空無一物真空基礎上的量子力學的興起，人們逐漸接受了真空的概念，粒子說逐漸佔據了主導地位，於是，教科書上就變成了邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太假說，而不是僅僅證偽了“以太曳引假說”，最接近真相的“以太完全曳引假說”被悄悄冷藏。
有意思的是，即使是“江湖大佬”愛因斯坦也翻不了盤。愛因斯坦1920年就開始對空間性質進行反思並提出的“廣義相對論以太”，但是，這個“廣義相對論以太”被整個物理界所抵制。雖然魔鬼是愛因斯坦自己放出來的，但是，從他推翻自己的觀點提出“廣義相對論以太”來看，愛因斯坦的骨子裡還是有實事求是和追求真理的信念的，他的科學態度值得尊敬。可惜的是，他一個人的力量抵擋不住整個科學共同體的潮流。很多時候，門派的利益是高於一切的。因此，以太必須被拋棄，罪名“莫須有”。
真空說贏了嗎？當然沒有！因為粒子說的邏輯漏洞太多，就像一件破外套，已經破到無法遮羞的地步。
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質長啥樣兒呢？因暗物質尚未被直接探測到，所以只有間接證據：
1.星系旋轉曲線與彌散速度分佈，靠外圍的天體繞星系中心旋轉的運動速度應當比靠中心的天體更慢，這暗示著這些星系中存在著質量巨大的不可見的物質。
2.引力透鏡效應。光線經過大質量星系團時會發生彎折，這與光學中的透鏡原理類似。人們懷疑暗物質是構成這個引力透鏡的“材料”。
3.通過對宇宙中微波背景輻射各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質的總量。人們據此猜測宇宙總能量的26.8% 由暗物質貢獻，構成天體和星際氣體的常規物質只佔4.9%，其餘68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量（請注意說法不一）。
尋找暗物質的探測手段分為三類：
1.直接探測，探測暗物質粒子直接與探測器中的物質發生相互作用。
2.間接探測，尋找宇宙中暗物質自身衰變或湮滅產生普通物質的信號。
3.加速器探測，利用粒子對撞機來人為產生的暗物質粒子。
猜測的暗物質屬性：
1暗物質參與引力相互作用，但單個暗物質粒子的質量大小還不能確定。
2.暗物質應是高度穩定的。
3.暗物質基本不參與電磁相互作用，也不參與強、弱相互作用，與光子的相互作用必須非常弱，以至於暗物質基本不發光。
4.暗物質的運動速度應該是遠低於光速，即“冷暗物質”。
按照量子力學的觀點，暗物質的候選者有弱相互作用的有質量粒子（WIMP），包括：超中性子（neutralino）、Kaluza-Klein激發態粒子、T-odd粒子，還有惰性中微子（sterile neutrino）、軸子（axion）等。
好了，到了總結的時候。
按照現在的主流觀點，宇宙主要由暗物質構成！咦~？別驚訝，事實就是這樣，暗物質佔宇宙總質量的85%~90%（說法不一），可見的物質只佔很小一部分，所以結論是宇宙的主體是由“看不見的暗物質”構成。是不是感覺很諷刺？更讓人奇怪的是，在宇宙中本應無處不在的物質（還有引力子、中微子等）人們上天入地卻遍尋不得，哪裡出錯了呢？
現狀非常奇怪，一方面又認為空間充滿了無處不在的暗物質，這個邏輯自相矛盾。事實上，現在的主流物理理論都是粒子說的理論，換句話說，現在的主流理論都認為空間是空無一物的真空（至少，這些理論建立之初都認為空間是真空）。
問題是，暗物質就在那裡，無論你信或不信，它都在那裡，既不逃走也不躲避。
我們能否換個意路，有沒有建立在非真空基礎上的理論呢？當然有，這個理論就是現代科技依然依賴的經典物理學。
1801年托馬斯-楊的雙縫干涉實驗奠定了波動說在第二次波粒之爭的勝利後，以太作為絕對參照系（絕對空間）存在，物質相對以太空間作絕對運動，電磁波是以太的橫振動，經典電動力學就建立在以太的基礎上。請注意，經典物理學的空間是三維絕對空間加一維獨立的時間，即三一時空。絕對的空間（以太）、絕對的運動和絕對的時間構成經典物理學的邏輯基礎。
1887年，邁克爾遜——莫雷實驗是結果是垂直方向和水平方向的兩束光的光速和傳播方向沒有變化，在意味著空間並非絕對靜止。不過，在相對論提出之前，以太並沒有因為這個實驗而被拋棄，因為除了實驗設計並不完善，重要的是，當時存在三種不同的以太假設，絕對靜止的以太假設只是其中一種。
1.“以太曳引假說”，也稱為“以太漂移假說”。以太作為絕對參照系存在。以太無所不在，沒有質量，絕對靜止，以太空間會與運動的星體產生相對運動，因此嗎，理應在地球上測量到每秒30公里的“以太風”。
2.“以太部分曳引假說”。菲涅爾認為以太絕對靜止，但是，當一個物體相對以太這個參照系運動時，其內部的以太只是超過真空的那一部分被物體帶動。
3.“以太完全曳引假說”。英國物理學家喬治·斯托克斯認為把以太分成不動（以太漂移假說）和可動（以太部分曳引假說）的兩部分不如假設星體能夠完全拖曳一部分以太，在物體表面附近的以太有一個速度逐漸減慢的區域，星體曳引周圍的這部分以太一起運動，而距離星體更遠空間中的以太則完全靜止。即在地球表面，以太與地球具有相同的速度，即地球完全曳引這部分以太。只有在離開地球表面某一高度的地方，才可以認為以太是靜止的。［愛因斯坦《狹義與廣義相對論淺說》導讀第17頁］因此，在地球表面附近的以太空間與地球並無相對運動（請注意！）。
問題來了，為什麼現在的教科書上卻是邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太呢？
人性很有意思，人們總是相信自己願意相信的，而不是相信事實。這就是證實性偏見。證實性偏見是指個人、包括學者在主觀上支持某種觀點的時候，往往傾向於尋找那些能夠支持自己原來的觀點的信息，而忽視那些對己不利或矛盾的信息，以支持自己想法的現象。例如：
1.邁克爾遜——莫雷實驗是建立在斐索實驗基礎上的實驗。1859年的斐索實驗結果證明光速與空間介質的運動速度疊加或遞減。因此，邁克爾遜——莫雷實驗才會通過測量兩束平行與垂直光的光速是否存在差值來判斷地球表面與空間是否存在相對運動。如果光速不會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼邁克爾遜——莫雷實驗就不可能得出沒有“以太風”的結論。但是，人們完全忽略了斐索實驗的結論。原因是，如果承認了斐索實驗的結論，即證明光速會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼，就直接證偽了光速不變原理！！！所以，現在對斐索實驗進行了模糊處理，只是說斐索實驗驗證了菲涅爾 “以太部分曳引假說”，結論裡沒有說明光速是否會與空間介質的運動速度疊加或遞減，大多數人並不瞭解這個實驗的結論是什麼。
2.邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在美國凱斯技術學院的地下室裡進行，同學們是不是很驚訝？除非地球如同托馬斯·楊所認為的那樣是一種鏤空結構，以太“就像風穿過小樹林”一樣穿過地球這種鏤空結構到達地下室內，否則，實驗就不可能在地下室裡測量到“以太風”的存在，這和在一個密封的罐子裡測量有沒有風一樣可笑。事實上，大多數人根本就不知道邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在地下室裡進行的，說不是刻意隱瞞真相，很難讓人信服。
3.邁克爾遜莫—雷實驗只能證偽“以太曳引假說”，而不能證偽菲涅爾的“以太部分曳引假說”，更不能證偽斯托克斯的“以太完全曳引假說”。但是，斯托克斯和他的“以太完全曳引假說”被人們遺忘了，彷彿“以太完全曳引假說”從未存在過。大多數相關書籍裡只有“以太曳引假說”而沒有“以太完全曳引假說”的存在。
為什麼有些人認為以太必須是錯誤的呢？
我們知道，粒子說和波動說爭論了300多年，波動說的波必須要有振動的媒介，引力、電磁力、弱核力和強核力都需要空間媒介來傳遞。而粒子說的理論只能建立在空無一物的真空之上，因為任何慣性粒子在非真空空間中都會因為阻力而無法保持恆定速度。因此，粒子說和波動說爭論的焦點是空間是空無一物的真空還是由物質的廣延——以太構成，這關係到粒子說的理論（相對論和量子力學）和波動說的理論經典物理學誰是誰非的問題（現在還有建立在真空基礎上的弦理論），也關係到兩大門派的理論生死存亡的大問題。
經典物理學的經典電動力學理論建立在以太的基礎上，電磁波是以太的橫振動。目前人類所有的科技都建立在經典物理學的基礎上，經典物理學對客觀自然的解釋已成為我們的科學常識。經典物理學的伽利略變換是物體相當於空間運動，而以太就是這個絕對空間。愛因斯坦認為空間是空無一物的真空，物體（慣性系）只與物體互為參照運動，而不與（絕對）空間相對運動，這就是所謂的洛倫茲變換，這個所謂的洛倫茲變換（事實上與洛倫茲無關，洛倫茲是以太空間的支持者）建立在真空基礎上。如果空間由以太這種物質構成，相對運動只能是伽利略變換，而不是建立在真空基礎上洛倫茲變換。因此，對粒子說的理論來說，空間必須空無一物，如果空間由任何物質構成，那麼粒子說就無法自洽！建立在真空基礎上的所有粒子說的理論都將分崩離析。
常言道，有人的地方就有江湖，有江湖就會分門派，有門派，門派的利益就會高於公理。物理界也沒能免俗。歷史由勝利者書書寫，隨著狹義相對論和廣義相對論被物理學界和普通民眾所接受，特別是同樣建立在空無一物真空基礎上的量子力學的興起，人們逐漸接受了真空的概念，粒子說逐漸佔據了主導地位，於是，教科書上就變成了邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太假說，而不是僅僅證偽了“以太曳引假說”，最接近真相的“以太完全曳引假說”被悄悄冷藏。
有意思的是，即使是“江湖大佬”愛因斯坦也翻不了盤。愛因斯坦1920年就開始對空間性質進行反思並提出的“廣義相對論以太”，但是，這個“廣義相對論以太”被整個物理界所抵制。雖然魔鬼是愛因斯坦自己放出來的，但是，從他推翻自己的觀點提出“廣義相對論以太”來看，愛因斯坦的骨子裡還是有實事求是和追求真理的信念的，他的科學態度值得尊敬。可惜的是，他一個人的力量抵擋不住整個科學共同體的潮流。很多時候，門派的利益是高於一切的。因此，以太必須被拋棄，罪名“莫須有”。
真空說贏了嗎？當然沒有！因為粒子說的邏輯漏洞太多，就像一件破外套，已經破到無法遮羞的地步。
我們知道，暗物質也是物質，是物質就會吸引別的物質和被別的物質吸引（“暗物質光暈”證明了暗物質會被大質量的星體引力吸引）。問題是，如果空間充滿了暗物質，那麼，星體的運動會與暗物質產生相對運動，我們理應在地球上測量到每秒30公里的“暗物質風”，為什麼沒有人去測量呢？如果按照邁克爾遜——莫雷實驗的方法，實驗同樣會得出沒有暗物質的結論。是不是很有趣兒？
如果空間由暗物質或其他任何物質構成，都會產生空間阻力，星體的運動速度會因為與暗物質產生摩擦作用而逐漸減慢！
如果空間並非是空無一物的真空，任何慣性粒子在這種空間中都會因為阻力而無法保持恆定速度，例如光子。粒子說與以太水火不容！粒子說與暗物質也同樣水火不容！
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質長啥樣兒呢？因暗物質尚未被直接探測到，所以只有間接證據：
1.星系旋轉曲線與彌散速度分佈，靠外圍的天體繞星系中心旋轉的運動速度應當比靠中心的天體更慢，這暗示著這些星系中存在著質量巨大的不可見的物質。
2.引力透鏡效應。光線經過大質量星系團時會發生彎折，這與光學中的透鏡原理類似。人們懷疑暗物質是構成這個引力透鏡的“材料”。
3.通過對宇宙中微波背景輻射各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質的總量。人們據此猜測宇宙總能量的26.8% 由暗物質貢獻，構成天體和星際氣體的常規物質只佔4.9%，其餘68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量（請注意說法不一）。
尋找暗物質的探測手段分為三類：
1.直接探測，探測暗物質粒子直接與探測器中的物質發生相互作用。
2.間接探測，尋找宇宙中暗物質自身衰變或湮滅產生普通物質的信號。
3.加速器探測，利用粒子對撞機來人為產生的暗物質粒子。
猜測的暗物質屬性：
1暗物質參與引力相互作用，但單個暗物質粒子的質量大小還不能確定。
2.暗物質應是高度穩定的。
3.暗物質基本不參與電磁相互作用，也不參與強、弱相互作用，與光子的相互作用必須非常弱，以至於暗物質基本不發光。
4.暗物質的運動速度應該是遠低於光速，即“冷暗物質”。
按照量子力學的觀點，暗物質的候選者有弱相互作用的有質量粒子（WIMP），包括：超中性子（neutralino）、Kaluza-Klein激發態粒子、T-odd粒子，還有惰性中微子（sterile neutrino）、軸子（axion）等。
好了，到了總結的時候。
按照現在的主流觀點，宇宙主要由暗物質構成！咦~？別驚訝，事實就是這樣，暗物質佔宇宙總質量的85%~90%（說法不一），可見的物質只佔很小一部分，所以結論是宇宙的主體是由“看不見的暗物質”構成。是不是感覺很諷刺？更讓人奇怪的是，在宇宙中本應無處不在的物質（還有引力子、中微子等）人們上天入地卻遍尋不得，哪裡出錯了呢？
現狀非常奇怪，一方面又認為空間充滿了無處不在的暗物質，這個邏輯自相矛盾。事實上，現在的主流物理理論都是粒子說的理論，換句話說，現在的主流理論都認為空間是空無一物的真空（至少，這些理論建立之初都認為空間是真空）。
問題是，暗物質就在那裡，無論你信或不信，它都在那裡，既不逃走也不躲避。
我們能否換個意路，有沒有建立在非真空基礎上的理論呢？當然有，這個理論就是現代科技依然依賴的經典物理學。
1801年托馬斯-楊的雙縫干涉實驗奠定了波動說在第二次波粒之爭的勝利後，以太作為絕對參照系（絕對空間）存在，物質相對以太空間作絕對運動，電磁波是以太的橫振動，經典電動力學就建立在以太的基礎上。請注意，經典物理學的空間是三維絕對空間加一維獨立的時間，即三一時空。絕對的空間（以太）、絕對的運動和絕對的時間構成經典物理學的邏輯基礎。
1887年，邁克爾遜——莫雷實驗是結果是垂直方向和水平方向的兩束光的光速和傳播方向沒有變化，在意味著空間並非絕對靜止。不過，在相對論提出之前，以太並沒有因為這個實驗而被拋棄，因為除了實驗設計並不完善，重要的是，當時存在三種不同的以太假設，絕對靜止的以太假設只是其中一種。
1.“以太曳引假說”，也稱為“以太漂移假說”。以太作為絕對參照系存在。以太無所不在，沒有質量，絕對靜止，以太空間會與運動的星體產生相對運動，因此嗎，理應在地球上測量到每秒30公里的“以太風”。
2.“以太部分曳引假說”。菲涅爾認為以太絕對靜止，但是，當一個物體相對以太這個參照系運動時，其內部的以太只是超過真空的那一部分被物體帶動。
3.“以太完全曳引假說”。英國物理學家喬治·斯托克斯認為把以太分成不動（以太漂移假說）和可動（以太部分曳引假說）的兩部分不如假設星體能夠完全拖曳一部分以太，在物體表面附近的以太有一個速度逐漸減慢的區域，星體曳引周圍的這部分以太一起運動，而距離星體更遠空間中的以太則完全靜止。即在地球表面，以太與地球具有相同的速度，即地球完全曳引這部分以太。只有在離開地球表面某一高度的地方，才可以認為以太是靜止的。［愛因斯坦《狹義與廣義相對論淺說》導讀第17頁］因此，在地球表面附近的以太空間與地球並無相對運動（請注意！）。
問題來了，為什麼現在的教科書上卻是邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太呢？
人性很有意思，人們總是相信自己願意相信的，而不是相信事實。這就是證實性偏見。證實性偏見是指個人、包括學者在主觀上支持某種觀點的時候，往往傾向於尋找那些能夠支持自己原來的觀點的信息，而忽視那些對己不利或矛盾的信息，以支持自己想法的現象。例如：
1.邁克爾遜——莫雷實驗是建立在斐索實驗基礎上的實驗。1859年的斐索實驗結果證明光速與空間介質的運動速度疊加或遞減。因此，邁克爾遜——莫雷實驗才會通過測量兩束平行與垂直光的光速是否存在差值來判斷地球表面與空間是否存在相對運動。如果光速不會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼邁克爾遜——莫雷實驗就不可能得出沒有“以太風”的結論。但是，人們完全忽略了斐索實驗的結論。原因是，如果承認了斐索實驗的結論，即證明光速會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼，就直接證偽了光速不變原理！！！所以，現在對斐索實驗進行了模糊處理，只是說斐索實驗驗證了菲涅爾 “以太部分曳引假說”，結論裡沒有說明光速是否會與空間介質的運動速度疊加或遞減，大多數人並不瞭解這個實驗的結論是什麼。
2.邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在美國凱斯技術學院的地下室裡進行，同學們是不是很驚訝？除非地球如同托馬斯·楊所認為的那樣是一種鏤空結構，以太“就像風穿過小樹林”一樣穿過地球這種鏤空結構到達地下室內，否則，實驗就不可能在地下室裡測量到“以太風”的存在，這和在一個密封的罐子裡測量有沒有風一樣可笑。事實上，大多數人根本就不知道邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在地下室裡進行的，說不是刻意隱瞞真相，很難讓人信服。
3.邁克爾遜莫—雷實驗只能證偽“以太曳引假說”，而不能證偽菲涅爾的“以太部分曳引假說”，更不能證偽斯托克斯的“以太完全曳引假說”。但是，斯托克斯和他的“以太完全曳引假說”被人們遺忘了，彷彿“以太完全曳引假說”從未存在過。大多數相關書籍裡只有“以太曳引假說”而沒有“以太完全曳引假說”的存在。
為什麼有些人認為以太必須是錯誤的呢？
我們知道，粒子說和波動說爭論了300多年，波動說的波必須要有振動的媒介，引力、電磁力、弱核力和強核力都需要空間媒介來傳遞。而粒子說的理論只能建立在空無一物的真空之上，因為任何慣性粒子在非真空空間中都會因為阻力而無法保持恆定速度。因此，粒子說和波動說爭論的焦點是空間是空無一物的真空還是由物質的廣延——以太構成，這關係到粒子說的理論（相對論和量子力學）和波動說的理論經典物理學誰是誰非的問題（現在還有建立在真空基礎上的弦理論），也關係到兩大門派的理論生死存亡的大問題。
經典物理學的經典電動力學理論建立在以太的基礎上，電磁波是以太的橫振動。目前人類所有的科技都建立在經典物理學的基礎上，經典物理學對客觀自然的解釋已成為我們的科學常識。經典物理學的伽利略變換是物體相當於空間運動，而以太就是這個絕對空間。愛因斯坦認為空間是空無一物的真空，物體（慣性系）只與物體互為參照運動，而不與（絕對）空間相對運動，這就是所謂的洛倫茲變換，這個所謂的洛倫茲變換（事實上與洛倫茲無關，洛倫茲是以太空間的支持者）建立在真空基礎上。如果空間由以太這種物質構成，相對運動只能是伽利略變換，而不是建立在真空基礎上洛倫茲變換。因此，對粒子說的理論來說，空間必須空無一物，如果空間由任何物質構成，那麼粒子說就無法自洽！建立在真空基礎上的所有粒子說的理論都將分崩離析。
常言道，有人的地方就有江湖，有江湖就會分門派，有門派，門派的利益就會高於公理。物理界也沒能免俗。歷史由勝利者書書寫，隨著狹義相對論和廣義相對論被物理學界和普通民眾所接受，特別是同樣建立在空無一物真空基礎上的量子力學的興起，人們逐漸接受了真空的概念，粒子說逐漸佔據了主導地位，於是，教科書上就變成了邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太假說，而不是僅僅證偽了“以太曳引假說”，最接近真相的“以太完全曳引假說”被悄悄冷藏。
有意思的是，即使是“江湖大佬”愛因斯坦也翻不了盤。愛因斯坦1920年就開始對空間性質進行反思並提出的“廣義相對論以太”，但是，這個“廣義相對論以太”被整個物理界所抵制。雖然魔鬼是愛因斯坦自己放出來的，但是，從他推翻自己的觀點提出“廣義相對論以太”來看，愛因斯坦的骨子裡還是有實事求是和追求真理的信念的，他的科學態度值得尊敬。可惜的是，他一個人的力量抵擋不住整個科學共同體的潮流。很多時候，門派的利益是高於一切的。因此，以太必須被拋棄，罪名“莫須有”。
真空說贏了嗎？當然沒有！因為粒子說的邏輯漏洞太多，就像一件破外套，已經破到無法遮羞的地步。
我們知道，暗物質也是物質，是物質就會吸引別的物質和被別的物質吸引（“暗物質光暈”證明了暗物質會被大質量的星體引力吸引）。問題是，如果空間充滿了暗物質，那麼，星體的運動會與暗物質產生相對運動，我們理應在地球上測量到每秒30公里的“暗物質風”，為什麼沒有人去測量呢？如果按照邁克爾遜——莫雷實驗的方法，實驗同樣會得出沒有暗物質的結論。是不是很有趣兒？
如果空間由暗物質或其他任何物質構成，都會產生空間阻力，星體的運動速度會因為與暗物質產生摩擦作用而逐漸減慢！
如果空間並非是空無一物的真空，任何慣性粒子在這種空間中都會因為阻力而無法保持恆定速度，例如光子。粒子說與以太水火不容！粒子說與暗物質也同樣水火不容！
麻煩的是，越來越多的證據證明空間裡存在某種物質而非是空無一物的真空，空間由物質構成對粒子說的理論來說就是滅頂之災。怎樣辦呢？聰明人很多。很簡單，就是永遠不給充滿空間的物質定性，沒有定性的東西就沒有確定的性質，雖然稱之為暗物質，但是也沒有幾個人把它看作是真正的物質，這就回避了空間由物質（物質的廣延）構成的事實。怎麼樣，聰明不聰明？就問你服不服。
事實上，除了邁克爾遜——莫雷實驗可以證偽“以太曳引假說”以外，沒有任何可驗證的證據能夠證明以太不存在。如果有其他的證據，請舉例！！！但是，邁克爾遜——莫雷實驗並不能證偽斯托克斯的“以太完全曳引假說”，更不能證偽以太。既然沒有任何證據可以證偽以太，那麼有什麼理由拋棄以太呢？我們不應忘記奧卡姆剃刀原理：如非必要，勿增實體。對存在了幾百年的以太視而不見，卻又憑空創造出一種新的物質，這樣只會使簡單的事情變的複雜，只會使真相更加撲朔迷離。
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質長啥樣兒呢？因暗物質尚未被直接探測到，所以只有間接證據：
1.星系旋轉曲線與彌散速度分佈，靠外圍的天體繞星系中心旋轉的運動速度應當比靠中心的天體更慢，這暗示著這些星系中存在著質量巨大的不可見的物質。
2.引力透鏡效應。光線經過大質量星系團時會發生彎折，這與光學中的透鏡原理類似。人們懷疑暗物質是構成這個引力透鏡的“材料”。
3.通過對宇宙中微波背景輻射各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質的總量。人們據此猜測宇宙總能量的26.8% 由暗物質貢獻，構成天體和星際氣體的常規物質只佔4.9%，其餘68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量（請注意說法不一）。
尋找暗物質的探測手段分為三類：
1.直接探測，探測暗物質粒子直接與探測器中的物質發生相互作用。
2.間接探測，尋找宇宙中暗物質自身衰變或湮滅產生普通物質的信號。
3.加速器探測，利用粒子對撞機來人為產生的暗物質粒子。
猜測的暗物質屬性：
1暗物質參與引力相互作用，但單個暗物質粒子的質量大小還不能確定。
2.暗物質應是高度穩定的。
3.暗物質基本不參與電磁相互作用，也不參與強、弱相互作用，與光子的相互作用必須非常弱，以至於暗物質基本不發光。
4.暗物質的運動速度應該是遠低於光速，即“冷暗物質”。
按照量子力學的觀點，暗物質的候選者有弱相互作用的有質量粒子（WIMP），包括：超中性子（neutralino）、Kaluza-Klein激發態粒子、T-odd粒子，還有惰性中微子（sterile neutrino）、軸子（axion）等。
好了，到了總結的時候。
按照現在的主流觀點，宇宙主要由暗物質構成！咦~？別驚訝，事實就是這樣，暗物質佔宇宙總質量的85%~90%（說法不一），可見的物質只佔很小一部分，所以結論是宇宙的主體是由“看不見的暗物質”構成。是不是感覺很諷刺？更讓人奇怪的是，在宇宙中本應無處不在的物質（還有引力子、中微子等）人們上天入地卻遍尋不得，哪裡出錯了呢？
現狀非常奇怪，一方面又認為空間充滿了無處不在的暗物質，這個邏輯自相矛盾。事實上，現在的主流物理理論都是粒子說的理論，換句話說，現在的主流理論都認為空間是空無一物的真空（至少，這些理論建立之初都認為空間是真空）。
問題是，暗物質就在那裡，無論你信或不信，它都在那裡，既不逃走也不躲避。
我們能否換個意路，有沒有建立在非真空基礎上的理論呢？當然有，這個理論就是現代科技依然依賴的經典物理學。
1801年托馬斯-楊的雙縫干涉實驗奠定了波動說在第二次波粒之爭的勝利後，以太作為絕對參照系（絕對空間）存在，物質相對以太空間作絕對運動，電磁波是以太的橫振動，經典電動力學就建立在以太的基礎上。請注意，經典物理學的空間是三維絕對空間加一維獨立的時間，即三一時空。絕對的空間（以太）、絕對的運動和絕對的時間構成經典物理學的邏輯基礎。
1887年，邁克爾遜——莫雷實驗是結果是垂直方向和水平方向的兩束光的光速和傳播方向沒有變化，在意味著空間並非絕對靜止。不過，在相對論提出之前，以太並沒有因為這個實驗而被拋棄，因為除了實驗設計並不完善，重要的是，當時存在三種不同的以太假設，絕對靜止的以太假設只是其中一種。
1.“以太曳引假說”，也稱為“以太漂移假說”。以太作為絕對參照系存在。以太無所不在，沒有質量，絕對靜止，以太空間會與運動的星體產生相對運動，因此嗎，理應在地球上測量到每秒30公里的“以太風”。
2.“以太部分曳引假說”。菲涅爾認為以太絕對靜止，但是，當一個物體相對以太這個參照系運動時，其內部的以太只是超過真空的那一部分被物體帶動。
3.“以太完全曳引假說”。英國物理學家喬治·斯托克斯認為把以太分成不動（以太漂移假說）和可動（以太部分曳引假說）的兩部分不如假設星體能夠完全拖曳一部分以太，在物體表面附近的以太有一個速度逐漸減慢的區域，星體曳引周圍的這部分以太一起運動，而距離星體更遠空間中的以太則完全靜止。即在地球表面，以太與地球具有相同的速度，即地球完全曳引這部分以太。只有在離開地球表面某一高度的地方，才可以認為以太是靜止的。［愛因斯坦《狹義與廣義相對論淺說》導讀第17頁］因此，在地球表面附近的以太空間與地球並無相對運動（請注意！）。
問題來了，為什麼現在的教科書上卻是邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太呢？
人性很有意思，人們總是相信自己願意相信的，而不是相信事實。這就是證實性偏見。證實性偏見是指個人、包括學者在主觀上支持某種觀點的時候，往往傾向於尋找那些能夠支持自己原來的觀點的信息，而忽視那些對己不利或矛盾的信息，以支持自己想法的現象。例如：
1.邁克爾遜——莫雷實驗是建立在斐索實驗基礎上的實驗。1859年的斐索實驗結果證明光速與空間介質的運動速度疊加或遞減。因此，邁克爾遜——莫雷實驗才會通過測量兩束平行與垂直光的光速是否存在差值來判斷地球表面與空間是否存在相對運動。如果光速不會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼邁克爾遜——莫雷實驗就不可能得出沒有“以太風”的結論。但是，人們完全忽略了斐索實驗的結論。原因是，如果承認了斐索實驗的結論，即證明光速會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼，就直接證偽了光速不變原理！！！所以，現在對斐索實驗進行了模糊處理，只是說斐索實驗驗證了菲涅爾 “以太部分曳引假說”，結論裡沒有說明光速是否會與空間介質的運動速度疊加或遞減，大多數人並不瞭解這個實驗的結論是什麼。
2.邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在美國凱斯技術學院的地下室裡進行，同學們是不是很驚訝？除非地球如同托馬斯·楊所認為的那樣是一種鏤空結構，以太“就像風穿過小樹林”一樣穿過地球這種鏤空結構到達地下室內，否則，實驗就不可能在地下室裡測量到“以太風”的存在，這和在一個密封的罐子裡測量有沒有風一樣可笑。事實上，大多數人根本就不知道邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在地下室裡進行的，說不是刻意隱瞞真相，很難讓人信服。
3.邁克爾遜莫—雷實驗只能證偽“以太曳引假說”，而不能證偽菲涅爾的“以太部分曳引假說”，更不能證偽斯托克斯的“以太完全曳引假說”。但是，斯托克斯和他的“以太完全曳引假說”被人們遺忘了，彷彿“以太完全曳引假說”從未存在過。大多數相關書籍裡只有“以太曳引假說”而沒有“以太完全曳引假說”的存在。
為什麼有些人認為以太必須是錯誤的呢？
我們知道，粒子說和波動說爭論了300多年，波動說的波必須要有振動的媒介，引力、電磁力、弱核力和強核力都需要空間媒介來傳遞。而粒子說的理論只能建立在空無一物的真空之上，因為任何慣性粒子在非真空空間中都會因為阻力而無法保持恆定速度。因此，粒子說和波動說爭論的焦點是空間是空無一物的真空還是由物質的廣延——以太構成，這關係到粒子說的理論（相對論和量子力學）和波動說的理論經典物理學誰是誰非的問題（現在還有建立在真空基礎上的弦理論），也關係到兩大門派的理論生死存亡的大問題。
經典物理學的經典電動力學理論建立在以太的基礎上，電磁波是以太的橫振動。目前人類所有的科技都建立在經典物理學的基礎上，經典物理學對客觀自然的解釋已成為我們的科學常識。經典物理學的伽利略變換是物體相當於空間運動，而以太就是這個絕對空間。愛因斯坦認為空間是空無一物的真空，物體（慣性系）只與物體互為參照運動，而不與（絕對）空間相對運動，這就是所謂的洛倫茲變換，這個所謂的洛倫茲變換（事實上與洛倫茲無關，洛倫茲是以太空間的支持者）建立在真空基礎上。如果空間由以太這種物質構成，相對運動只能是伽利略變換，而不是建立在真空基礎上洛倫茲變換。因此，對粒子說的理論來說，空間必須空無一物，如果空間由任何物質構成，那麼粒子說就無法自洽！建立在真空基礎上的所有粒子說的理論都將分崩離析。
常言道，有人的地方就有江湖，有江湖就會分門派，有門派，門派的利益就會高於公理。物理界也沒能免俗。歷史由勝利者書書寫，隨著狹義相對論和廣義相對論被物理學界和普通民眾所接受，特別是同樣建立在空無一物真空基礎上的量子力學的興起，人們逐漸接受了真空的概念，粒子說逐漸佔據了主導地位，於是，教科書上就變成了邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太假說，而不是僅僅證偽了“以太曳引假說”，最接近真相的“以太完全曳引假說”被悄悄冷藏。
有意思的是，即使是“江湖大佬”愛因斯坦也翻不了盤。愛因斯坦1920年就開始對空間性質進行反思並提出的“廣義相對論以太”，但是，這個“廣義相對論以太”被整個物理界所抵制。雖然魔鬼是愛因斯坦自己放出來的，但是，從他推翻自己的觀點提出“廣義相對論以太”來看，愛因斯坦的骨子裡還是有實事求是和追求真理的信念的，他的科學態度值得尊敬。可惜的是，他一個人的力量抵擋不住整個科學共同體的潮流。很多時候，門派的利益是高於一切的。因此，以太必須被拋棄，罪名“莫須有”。
真空說贏了嗎？當然沒有！因為粒子說的邏輯漏洞太多，就像一件破外套，已經破到無法遮羞的地步。
我們知道，暗物質也是物質，是物質就會吸引別的物質和被別的物質吸引（“暗物質光暈”證明了暗物質會被大質量的星體引力吸引）。問題是，如果空間充滿了暗物質，那麼，星體的運動會與暗物質產生相對運動，我們理應在地球上測量到每秒30公里的“暗物質風”，為什麼沒有人去測量呢？如果按照邁克爾遜——莫雷實驗的方法，實驗同樣會得出沒有暗物質的結論。是不是很有趣兒？
如果空間由暗物質或其他任何物質構成，都會產生空間阻力，星體的運動速度會因為與暗物質產生摩擦作用而逐漸減慢！
如果空間並非是空無一物的真空，任何慣性粒子在這種空間中都會因為阻力而無法保持恆定速度，例如光子。粒子說與以太水火不容！粒子說與暗物質也同樣水火不容！
麻煩的是，越來越多的證據證明空間裡存在某種物質而非是空無一物的真空，空間由物質構成對粒子說的理論來說就是滅頂之災。怎樣辦呢？聰明人很多。很簡單，就是永遠不給充滿空間的物質定性，沒有定性的東西就沒有確定的性質，雖然稱之為暗物質，但是也沒有幾個人把它看作是真正的物質，這就回避了空間由物質（物質的廣延）構成的事實。怎麼樣，聰明不聰明？就問你服不服。
事實上，除了邁克爾遜——莫雷實驗可以證偽“以太曳引假說”以外，沒有任何可驗證的證據能夠證明以太不存在。如果有其他的證據，請舉例！！！但是，邁克爾遜——莫雷實驗並不能證偽斯托克斯的“以太完全曳引假說”，更不能證偽以太。既然沒有任何證據可以證偽以太，那麼有什麼理由拋棄以太呢？我們不應忘記奧卡姆剃刀原理：如非必要，勿增實體。對存在了幾百年的以太視而不見，卻又憑空創造出一種新的物質，這樣只會使簡單的事情變的複雜，只會使真相更加撲朔迷離。
人性的弱點告訴我們，讓人們承認錯誤是天底下最困難的事情。正如普朗克所說：“一個新的科學真理照例不能用說服對手，等他們表示意見說‘得益匪淺’這個辦法來實行。恰恰相反，只能是等到對手們漸漸死亡，使得新的一代開始熟悉真理時才能貫徹。”這就是普朗克定律。暗物質的存在證明空間並非空無一物，暗物質的存在同樣可以證明粒子說是一種錯誤的假設。掩耳盜鈴的遊戲只能在短時間達到內自欺欺人的目的，時間是謊言最大的敵人，邏輯是愚昧最大的敵人。我們應該追問量子為什麼具有波粒二象性！量子什麼時候是粒子、什麼時候是波？解釋了波粒二象性，也就解開了微觀世界的祕密。
尤瓦爾·赫拉利指出：“尊重知識、聽取學者意見很好，但發展到崇拜任何人的程度都很危險，包括崇拜學者。一個人一旦被推崇為先知或權威，他（她）自己都可能信以為真，進而變得驕傲自大，甚至陷入瘋狂。對追隨者而言，一旦他們信奉某人為權威，便會自我設限，停止努力，只期待著偶像來告訴他們全部問題的答案和解決方法。即使答案是錯誤的、方法是糟糕的，他們也會通盤接受。”智慧從懷疑開始，真正的科學精神是懷疑與批判。
暗物質是什麼？暗物質到底在哪裡？聊聊暗物質的前世今生
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
暗物質是什麼？這個問題說起來還挺複雜的。我們像魚一樣生活在水中，我們生活在暗物質之中；魚兒不知道水是什麼，我們不知道空間是什麼。
暗物質是什麼？目前的標準解釋是，暗物質是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質，它可能是宇宙物質的主要組成部分，但又不屬於構成可見天體的任何一種目前已知的物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中，其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。問題是，空間中無處不在的物質為什麼卻無法確認它們是什麼呢？這事兒還得從頭說起。
早在1922年，天文學家們發現，按照牛頓萬有引力定律和開普勒定律，如果星系的質量主要集中在星系核區的可見星體上，那麼，星系外圍的星體的速度（利用高精度的光譜測量技術，可以探測到遠離星系核區域的外圍星體繞星系旋轉速度和距離的關係。）將隨著距離而減小。但觀測結果表明， 星系外圍的區域中星體的旋轉運動速度遠比通過開普勒定律預期的要大，並且對應於較大的星系質光比（星系質量和光度的比值﹐通常以太陽質量和太陽光度為單位。通過對雙重星系，例如對星系團的觀測﹐可求出各種不同類型的星系的質光比）。這意味著星系的質量比“可見”的發光星體的質量總和要大很多倍，如果僅靠星系中可見的星體質量產生的引力無法將星體束縛在星系團內的，按照目前的星系的旋轉速度，星系將因為離心力（還沒有將暗能量的排斥力計算在內）而分崩離析。
簡單的說，按照星系發光星體的質量（質光比估算），星系以目前的速度旋轉，星系將會四分五裂，因此，要麼是牛頓引力定律錯誤，要麼星系的實際質量比目前估計的質量大百倍。這些“不可見”的物質不發光，也無法觀測，所以稱其為暗物質。除去不發光的星體（例如黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星和行星等），估計宇宙中94%左右為暗物質。
暗物質長啥樣兒呢？因暗物質尚未被直接探測到，所以只有間接證據：
1.星系旋轉曲線與彌散速度分佈，靠外圍的天體繞星系中心旋轉的運動速度應當比靠中心的天體更慢，這暗示著這些星系中存在著質量巨大的不可見的物質。
2.引力透鏡效應。光線經過大質量星系團時會發生彎折，這與光學中的透鏡原理類似。人們懷疑暗物質是構成這個引力透鏡的“材料”。
3.通過對宇宙中微波背景輻射各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質的總量。人們據此猜測宇宙總能量的26.8% 由暗物質貢獻，構成天體和星際氣體的常規物質只佔4.9%，其餘68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量（請注意說法不一）。
尋找暗物質的探測手段分為三類：
1.直接探測，探測暗物質粒子直接與探測器中的物質發生相互作用。
2.間接探測，尋找宇宙中暗物質自身衰變或湮滅產生普通物質的信號。
3.加速器探測，利用粒子對撞機來人為產生的暗物質粒子。
猜測的暗物質屬性：
1暗物質參與引力相互作用，但單個暗物質粒子的質量大小還不能確定。
2.暗物質應是高度穩定的。
3.暗物質基本不參與電磁相互作用，也不參與強、弱相互作用，與光子的相互作用必須非常弱，以至於暗物質基本不發光。
4.暗物質的運動速度應該是遠低於光速，即“冷暗物質”。
按照量子力學的觀點，暗物質的候選者有弱相互作用的有質量粒子（WIMP），包括：超中性子（neutralino）、Kaluza-Klein激發態粒子、T-odd粒子，還有惰性中微子（sterile neutrino）、軸子（axion）等。
好了，到了總結的時候。
按照現在的主流觀點，宇宙主要由暗物質構成！咦~？別驚訝，事實就是這樣，暗物質佔宇宙總質量的85%~90%（說法不一），可見的物質只佔很小一部分，所以結論是宇宙的主體是由“看不見的暗物質”構成。是不是感覺很諷刺？更讓人奇怪的是，在宇宙中本應無處不在的物質（還有引力子、中微子等）人們上天入地卻遍尋不得，哪裡出錯了呢？
現狀非常奇怪，一方面又認為空間充滿了無處不在的暗物質，這個邏輯自相矛盾。事實上，現在的主流物理理論都是粒子說的理論，換句話說，現在的主流理論都認為空間是空無一物的真空（至少，這些理論建立之初都認為空間是真空）。
問題是，暗物質就在那裡，無論你信或不信，它都在那裡，既不逃走也不躲避。
我們能否換個意路，有沒有建立在非真空基礎上的理論呢？當然有，這個理論就是現代科技依然依賴的經典物理學。
1801年托馬斯-楊的雙縫干涉實驗奠定了波動說在第二次波粒之爭的勝利後，以太作為絕對參照系（絕對空間）存在，物質相對以太空間作絕對運動，電磁波是以太的橫振動，經典電動力學就建立在以太的基礎上。請注意，經典物理學的空間是三維絕對空間加一維獨立的時間，即三一時空。絕對的空間（以太）、絕對的運動和絕對的時間構成經典物理學的邏輯基礎。
1887年，邁克爾遜——莫雷實驗是結果是垂直方向和水平方向的兩束光的光速和傳播方向沒有變化，在意味著空間並非絕對靜止。不過，在相對論提出之前，以太並沒有因為這個實驗而被拋棄，因為除了實驗設計並不完善，重要的是，當時存在三種不同的以太假設，絕對靜止的以太假設只是其中一種。
1.“以太曳引假說”，也稱為“以太漂移假說”。以太作為絕對參照系存在。以太無所不在，沒有質量，絕對靜止，以太空間會與運動的星體產生相對運動，因此嗎，理應在地球上測量到每秒30公里的“以太風”。
2.“以太部分曳引假說”。菲涅爾認為以太絕對靜止，但是，當一個物體相對以太這個參照系運動時，其內部的以太只是超過真空的那一部分被物體帶動。
3.“以太完全曳引假說”。英國物理學家喬治·斯托克斯認為把以太分成不動（以太漂移假說）和可動（以太部分曳引假說）的兩部分不如假設星體能夠完全拖曳一部分以太，在物體表面附近的以太有一個速度逐漸減慢的區域，星體曳引周圍的這部分以太一起運動，而距離星體更遠空間中的以太則完全靜止。即在地球表面，以太與地球具有相同的速度，即地球完全曳引這部分以太。只有在離開地球表面某一高度的地方，才可以認為以太是靜止的。［愛因斯坦《狹義與廣義相對論淺說》導讀第17頁］因此，在地球表面附近的以太空間與地球並無相對運動（請注意！）。
問題來了，為什麼現在的教科書上卻是邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太呢？
人性很有意思，人們總是相信自己願意相信的，而不是相信事實。這就是證實性偏見。證實性偏見是指個人、包括學者在主觀上支持某種觀點的時候，往往傾向於尋找那些能夠支持自己原來的觀點的信息，而忽視那些對己不利或矛盾的信息，以支持自己想法的現象。例如：
1.邁克爾遜——莫雷實驗是建立在斐索實驗基礎上的實驗。1859年的斐索實驗結果證明光速與空間介質的運動速度疊加或遞減。因此，邁克爾遜——莫雷實驗才會通過測量兩束平行與垂直光的光速是否存在差值來判斷地球表面與空間是否存在相對運動。如果光速不會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼邁克爾遜——莫雷實驗就不可能得出沒有“以太風”的結論。但是，人們完全忽略了斐索實驗的結論。原因是，如果承認了斐索實驗的結論，即證明光速會與空間介質的運動速度疊加或遞減，那麼，就直接證偽了光速不變原理！！！所以，現在對斐索實驗進行了模糊處理，只是說斐索實驗驗證了菲涅爾 “以太部分曳引假說”，結論裡沒有說明光速是否會與空間介質的運動速度疊加或遞減，大多數人並不瞭解這個實驗的結論是什麼。
2.邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在美國凱斯技術學院的地下室裡進行，同學們是不是很驚訝？除非地球如同托馬斯·楊所認為的那樣是一種鏤空結構，以太“就像風穿過小樹林”一樣穿過地球這種鏤空結構到達地下室內，否則，實驗就不可能在地下室裡測量到“以太風”的存在，這和在一個密封的罐子裡測量有沒有風一樣可笑。事實上，大多數人根本就不知道邁克爾遜——莫雷實驗的實驗地點在地下室裡進行的，說不是刻意隱瞞真相，很難讓人信服。
3.邁克爾遜莫—雷實驗只能證偽“以太曳引假說”，而不能證偽菲涅爾的“以太部分曳引假說”，更不能證偽斯托克斯的“以太完全曳引假說”。但是，斯托克斯和他的“以太完全曳引假說”被人們遺忘了，彷彿“以太完全曳引假說”從未存在過。大多數相關書籍裡只有“以太曳引假說”而沒有“以太完全曳引假說”的存在。
為什麼有些人認為以太必須是錯誤的呢？
我們知道，粒子說和波動說爭論了300多年，波動說的波必須要有振動的媒介，引力、電磁力、弱核力和強核力都需要空間媒介來傳遞。而粒子說的理論只能建立在空無一物的真空之上，因為任何慣性粒子在非真空空間中都會因為阻力而無法保持恆定速度。因此，粒子說和波動說爭論的焦點是空間是空無一物的真空還是由物質的廣延——以太構成，這關係到粒子說的理論（相對論和量子力學）和波動說的理論經典物理學誰是誰非的問題（現在還有建立在真空基礎上的弦理論），也關係到兩大門派的理論生死存亡的大問題。
經典物理學的經典電動力學理論建立在以太的基礎上，電磁波是以太的橫振動。目前人類所有的科技都建立在經典物理學的基礎上，經典物理學對客觀自然的解釋已成為我們的科學常識。經典物理學的伽利略變換是物體相當於空間運動，而以太就是這個絕對空間。愛因斯坦認為空間是空無一物的真空，物體（慣性系）只與物體互為參照運動，而不與（絕對）空間相對運動，這就是所謂的洛倫茲變換，這個所謂的洛倫茲變換（事實上與洛倫茲無關，洛倫茲是以太空間的支持者）建立在真空基礎上。如果空間由以太這種物質構成，相對運動只能是伽利略變換，而不是建立在真空基礎上洛倫茲變換。因此，對粒子說的理論來說，空間必須空無一物，如果空間由任何物質構成，那麼粒子說就無法自洽！建立在真空基礎上的所有粒子說的理論都將分崩離析。
常言道，有人的地方就有江湖，有江湖就會分門派，有門派，門派的利益就會高於公理。物理界也沒能免俗。歷史由勝利者書書寫，隨著狹義相對論和廣義相對論被物理學界和普通民眾所接受，特別是同樣建立在空無一物真空基礎上的量子力學的興起，人們逐漸接受了真空的概念，粒子說逐漸佔據了主導地位，於是，教科書上就變成了邁克爾遜——莫雷實驗證偽了以太假說，而不是僅僅證偽了“以太曳引假說”，最接近真相的“以太完全曳引假說”被悄悄冷藏。
有意思的是，即使是“江湖大佬”愛因斯坦也翻不了盤。愛因斯坦1920年就開始對空間性質進行反思並提出的“廣義相對論以太”，但是，這個“廣義相對論以太”被整個物理界所抵制。雖然魔鬼是愛因斯坦自己放出來的，但是，從他推翻自己的觀點提出“廣義相對論以太”來看，愛因斯坦的骨子裡還是有實事求是和追求真理的信念的，他的科學態度值得尊敬。可惜的是，他一個人的力量抵擋不住整個科學共同體的潮流。很多時候，門派的利益是高於一切的。因此，以太必須被拋棄，罪名“莫須有”。
真空說贏了嗎？當然沒有！因為粒子說的邏輯漏洞太多，就像一件破外套，已經破到無法遮羞的地步。
我們知道，暗物質也是物質，是物質就會吸引別的物質和被別的物質吸引（“暗物質光暈”證明了暗物質會被大質量的星體引力吸引）。問題是，如果空間充滿了暗物質，那麼，星體的運動會與暗物質產生相對運動，我們理應在地球上測量到每秒30公里的“暗物質風”，為什麼沒有人去測量呢？如果按照邁克爾遜——莫雷實驗的方法，實驗同樣會得出沒有暗物質的結論。是不是很有趣兒？
如果空間由暗物質或其他任何物質構成，都會產生空間阻力，星體的運動速度會因為與暗物質產生摩擦作用而逐漸減慢！
如果空間並非是空無一物的真空，任何慣性粒子在這種空間中都會因為阻力而無法保持恆定速度，例如光子。粒子說與以太水火不容！粒子說與暗物質也同樣水火不容！
麻煩的是，越來越多的證據證明空間裡存在某種物質而非是空無一物的真空，空間由物質構成對粒子說的理論來說就是滅頂之災。怎樣辦呢？聰明人很多。很簡單，就是永遠不給充滿空間的物質定性，沒有定性的東西就沒有確定的性質，雖然稱之為暗物質，但是也沒有幾個人把它看作是真正的物質，這就回避了空間由物質（物質的廣延）構成的事實。怎麼樣，聰明不聰明？就問你服不服。
事實上，除了邁克爾遜——莫雷實驗可以證偽“以太曳引假說”以外，沒有任何可驗證的證據能夠證明以太不存在。如果有其他的證據，請舉例！！！但是，邁克爾遜——莫雷實驗並不能證偽斯托克斯的“以太完全曳引假說”，更不能證偽以太。既然沒有任何證據可以證偽以太，那麼有什麼理由拋棄以太呢？我們不應忘記奧卡姆剃刀原理：如非必要，勿增實體。對存在了幾百年的以太視而不見，卻又憑空創造出一種新的物質，這樣只會使簡單的事情變的複雜，只會使真相更加撲朔迷離。
人性的弱點告訴我們，讓人們承認錯誤是天底下最困難的事情。正如普朗克所說：“一個新的科學真理照例不能用說服對手，等他們表示意見說‘得益匪淺’這個辦法來實行。恰恰相反，只能是等到對手們漸漸死亡，使得新的一代開始熟悉真理時才能貫徹。”這就是普朗克定律。暗物質的存在證明空間並非空無一物，暗物質的存在同樣可以證明粒子說是一種錯誤的假設。掩耳盜鈴的遊戲只能在短時間達到內自欺欺人的目的，時間是謊言最大的敵人，邏輯是愚昧最大的敵人。我們應該追問量子為什麼具有波粒二象性！量子什麼時候是粒子、什麼時候是波？解釋了波粒二象性，也就解開了微觀世界的祕密。
尤瓦爾·赫拉利指出：“尊重知識、聽取學者意見很好，但發展到崇拜任何人的程度都很危險，包括崇拜學者。一個人一旦被推崇為先知或權威，他（她）自己都可能信以為真，進而變得驕傲自大，甚至陷入瘋狂。對追隨者而言，一旦他們信奉某人為權威，便會自我設限，停止努力，只期待著偶像來告訴他們全部問題的答案和解決方法。即使答案是錯誤的、方法是糟糕的，他們也會通盤接受。”智慧從懷疑開始，真正的科學精神是懷疑與批判。
先賢們幾千年積攢下來的思想成果滋養了我們的智慧，他們點亮了一個又一個燈塔，指引著人類的發展方向。沒有人的觀點全部正確，也沒有人的觀點一無是處。有些觀點後來被事實證明是一個個錯誤，那也是他們在錯誤的地方樹立起了一個個指引正確航道的航標燈。終極理論不會是一個全新的理論，它就藏在現有的理論之中，當我們以客觀邏輯為工具，就能在錯綜複雜的觀點中找出宇宙真實的脈絡。