在宇宙尺度上，各類天體的分布和運動狀態完全是由所有物質的引力決定的。通過觀測可見天體的分布和運動狀態，科學家確定，目前可見天體提供的引力遠遠不能解釋我們所觀測到的事實。由此推測，星系中可能還存在大量的神秘物質，提供了額外的引力——這種神秘物質就是暗物質。
暗物質“暗”嗎？目前來說，是的。它不發生電磁相互作用，無法發出、反射或吸收光，因此無法用常規的光學望遠鏡觀測。實際上，暗物質尚未被人類既有的各種儀器所“看見”。
“看”不見也摸不著，卻很重要。作為宇宙中的“無形力量”，暗物質無處不在，和暗能量一起，占據宇宙的大部分。暗物質提供的引力決定了宇宙物質的分布和演化。
因為自身的引力，暗物質也會互相吸引從而形成結構，我們稱之為暗物質暈。一個和地球質量相同的球形暗物質暈，其直徑差不多有1光年。
按照科學界的主流計算模型，假定暗物質粒子為質量100GeV(約100個質子的質量)的超對稱粒子，那么，我們周圍暗物質粒子的密度大約為每立方米5000個。由此可見，每秒鐘都會有暗物質穿過我們的身體，我們對此卻毫無察覺。曾經有科學家嚴肅地思考暗物質粒子是否會影響人類日常生活。但因為我們對暗物質的認識實在有限，許多問題的答案始終是“霧里看花”，暗物質也成為籠罩在自然科學領域頭頂的一朵“烏云”。
隨著科學的飛速發展，人類積極嘗試各種方法，努力“看”清暗物質。如何讓暗物質不再“暗”？大型加速器嘗試通過高能粒子的碰撞生成暗物質粒子；埋藏在地層深處的暗物質粒子探測器，在一個杜絕干擾的“純粹”環境里靜靜等待暗物質的拜訪；太空中的暗物質探測器，嘗試捕捉暗物質粒子之間相互碰撞、湮滅所迸發的高能光子和電子信號；不同的天文望遠鏡則通過引力透鏡、動力學、星系巡天等各種天體物理方法，嘗試限制暗物質粒子的屬性……
一旦在暗物質探測中獲得顯著進展，意味著什么？我們所熟悉的元素周期表中的所有元素，還有各種粒子，包括夸克、電子、質子、中微子、光子等，僅僅占了所有物質成分的一小部分，其余部分蘊藏著海量未知的秘密。就像100多年前出現的相對論和量子力學對科學產生巨大影響，一旦揭開暗物質的“神秘面紗”，是否會讓人類超越現在的認知，將科學技術提升到新高度？是否能更深入地了解宇宙的本質，幫助人類打開未來發展大門？我們對這些問題的答案充滿期待。
(作者為中國科學院國家天文臺首席科學家)
