诸如暗物质、快子这些仅在概念中存在、且尚未被证实的物质，对科研来说有没有研究价值？ 第1页

问题的疑惑是：暗物质如果不存在，是不是就没有研究价值？但实际上，研究暗物质是否存在，本身就是科学研究的内容。

当我们日常谈论一个物理概念，比如原子，或者电子，往往倾向于假定这是一个自然界真正存在的实体。但暗物质也好，原子也好，都是物理模型。这些模型被用来描述一个可能的自然存在，有的模型也许已经非常贴近自然真相，有些仍有很大改进空间。

所谓物理模型就是你用来解释自然世界观测、实验的理论。一个好的物理模型不但能够解释相关的已有的观测事实，还应该能够预言新的观测事实。如果你发现某一个自然现象，没有办法用现有的理论来解释，你就需要创造一个新的模型。比如为了解释阴极射线，汤姆孙提出了“原子”这个模型。他的“原子”好像一个葡萄干面包，带负电的电子嵌在带正电的原子面包中。但是这个模型在随后卢瑟福开展的金原子散射实验中失败了，因为发射向金箔的alpha射线大多数直接穿越金箔，只有很少被散射开来，这说明原子并非像面包一样被物质填充的很满。卢瑟福因此修改了原子核模型，新的模型中原子核占据非常小的体积在原子中央，而电子像行星一样绕原子核转动。卢瑟福的“原子”相比汤姆孙的原子是一个更好的模型，但我们知道这也并非自然真相。随后的研究表明，电子并非真的像卫星一样绕原子核转动，而是以概率分布的形式出现在离散的能态上。我们今天仍然不能说我们已经建立了原子完整的模型，我们对原子核的亚结构仍然有很多不明白的地方，需要理论计算和实验来推进。从这个意义上，所谓原子，只是一个很好的物理模型，但并不是物理实在本身。而科学研究，就是为了排除错误的模型，建立更接近事实的模型。

相比于“原子”，“暗物质”是一个更初级的物理模型。“暗物质”的引入是为了解释银河系外围恒星运动（星系旋转曲线）和后发星系团中星系的超高速度问题。人们发现，宇宙中的可见物质太少了，理论上必须引入新的物质组分来保持银河系，星系团被引力束缚而不是分崩离析。而之后的天文学、宇宙学观测如微波背景辐射，宇宙氦３丰度观测，超新星测距，引力透镜，星系巡天这些观测结合起来，也要求宇宙中存在超过可见物质4-5倍的“暗物质”。

所以，所谓“暗物质”是这样一个模型：“宇宙中存在一类非夸克构成的粒子。它们应该有较大的质量，因此在宇宙初期动能非常低。它们不发出电磁辐射，但提供引力。”　但暗物质究竟是什么粒子，我们还不知道，一些更具体的粒子模型试图解答这样的问题，比如 “WIMP","Axion"。但这些粒子模型现在仍未被验证，需要更进一步的观测和实验研究。

相对于“暗物质”这个模型，人们也试图发明新的模型来解释“银河系外围恒星运动”和其他观测。“牛顿修改引力”，MOND就是其中之一。这样的模型希望通过修改物理定律而非引入新的物质来解释已知观测。但从目前的情况来看，任何一种引力修改理论都远比“暗物质”有更大的问题。

所以回到最初的问题，“暗物质”是一个物理模型，这个模型很大程度上是观测证实的，但我们对它的细节还有很多不清楚的地方。这样的模型，即使没有被完全证实，依然是非常重要的。这不是"对科研有没有价值"的问题，探索这些模型就是科学研究最重要的内容。