反物質和暗物質是一回事嗎？它們的作用是什麼？

我們在平時經常會聽到反物質，暗物質，暗能量等詞彙，這些其實都是物理學中的概念。那它們之間有什麼區別，又和我們這個世界的一般物質有什麼關係呢？

今天，我們就來說說這個問題。

宇宙大爆炸

如果這個事情要進入溯源的話，那其實需要追溯到宇宙的起源。按照目前主流的科學理論，我們知道，宇宙誕生於138億年前的一次大爆炸。

但是可能很少人知道，正是由於大量的粒子物理學家加入到研究這個宇宙學的問題，才使得這個理論可以在近100年來被創建出來，並逐漸成熟。要知道粒子物理學家可都是研究微觀世界的物理學現象，是我們如今認知的最小尺度，而宇宙則是最大的尺度。明明兩者是一大一小，照理說應該完全是兩碼事，但實際上它們卻是一碼事。

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

最早宇宙是處於純能量的狀態，宇宙空間中充滿著高能的光子。這些光子之間會發生相互的碰撞。只要能量足夠大，這種碰撞就足以產生一對正反粒子，比如：正反質子，正負電子等。這些粒子其實都是在不同的溫度環境下產生，我們也把這個溫度稱之為閾值溫度。

正如上文說到的那樣，光子的對撞產生的是一對正反粒子，這些正反粒子之後還會相互碰撞，發生湮滅。比如，一對正負電子湮滅，就會完全轉化成光子。

科學家發現，在宇宙的早期，每10億對正反物質粒子對撞湮滅後，都會留下一個正物質粒子。比如，每10億對正反質子對撞湮滅後，都會留下一個質子，每10億對正負電子對撞湮滅後，留下一個電子。

我們這個世界如今的可見物質就是正物質，也就是如今的都是那個時候的「倖存者」構成的。而反物質其實就是會與正物質湮滅的物質。

那反物質又和暗物質有什麼關係呢？

暗物質

宇宙誕生之後，一直處於膨脹狀態，大概在宇宙大爆炸後2億年，恆星就出現了，後來逐漸有了星系，然後如今宇宙中的各種天體。我們知道，天體會繞著另外一個天體運動其實是因為萬有引力定律。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，與質量成正比。

就拿地球來說，按照牛頓的理論，地球應該是有個初速度的，然後繞著太陽轉，如果地球的速度再快一點，按照理論，地球軌道就要再向外擴一點。這應該如何理解呢？

我們都看過鏈球比賽，運動員會把鏈球甩起來，最後拋出。當運動員把鏈球甩得越快，他要抓住鏈球的力量就需要更大一些，否者就會把鏈球甩出去。

太陽拽住地球也是這個道理，而太陽依靠的就是萬有引力。

可是天文學家就發現，在許多大星系中，通過理論計算，就發現遠離星系質心的恆星沒有引力距離遠了，運動速度減慢。用鏈球的例子來看，就是說運動員把鏈子變長了，甩得還那麼快，可是用的力還是那麼多，這其實是很不符合理論的。實際上，運動員要提供額外的拉力，才能拉的住。而星系也是需要提供額外的引力才能拉住這些恆星。

也就是說，科學家發現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？

科學家就提出了暗物質的想法。那應該如何理解呢？

在我們這個宇宙中，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，摩擦力的本質其實都是電磁力，甚至包括我們觀測天體，實際上是光子進入到了眼睛裡，或者觀測儀器上，和眼睛或者觀測儀器發生了電磁相互作用，我們才能夠看到的。因此，如果物質不參與電磁相互作用，我們就無法看到它。

科學家認為，暗物質就屬於不參與電磁相互作用，但是參與到引力相互作用的物質。因此，它其實存在於星系的內部，提供引力，但由於我們觀測不到它，因此，沒有把它提供的引力計算在內，才會出現上文提到誤差。

因此，暗物質和反物質其實是兩種完全不同的東西，反物質和正物質會發生湮滅，而暗物質粒子則是因為不參與電磁相互作用，所以可以直接穿越正物質。

根據科學家的計算，科學家發現暗物質在宇宙中的總量是可見物質的6倍。正是它們的存在，才使得星系不會分崩離析，所以，它們其實也可以被認為是星系的粘合劑。

這就意味著我們其實是被暗物質包圍著的，我們的身體時時刻刻都有暗物質粒子穿過，而我們不得而知，如果這些暗物質粒子全部換成和我們直接對應的反物質，那整個宇宙就會處於湮滅的爆炸中。

總結

暗物質和反物質其實是兩個完全不同的物質，反物質會和與其對應的正物質發生湮滅，轉化成電磁波。而暗物質提供的是提供引力，但不參與電磁相互作用，它不會和物質發生湮滅作用。