“宇宙中充满了物质，但神奇的是，大部分物质都消失了。”——塔西佗

暗物质问题之前我们已经讲过很多次了，相信大家已经看够了。而且我也觉得你们现在一定要相信暗物质的存在，因为有太多的证据指向暗物质，而且这些证据是相互独立的，相互之间没有影响，都可以成为有力的证据因为暗物质的存在。

虽然我们相信暗物质的存在，但我们也了解它的一些特性。我们目前认为，暗物质是一种冷弱相互作用的大质量粒子，可以稳定星系和星系团的结构，以及大尺度结构的结构。该地层提供了关键的引力效应。所以今天的问题是：如果暗物质以引力相互作用，为什么不形成黑洞或其他结构？

其实暗物质确实存在，或者只是引力作用，但不构成任何意义上的结构，比如：暗物质行星？暗物质黑洞？暗物质原子？

早期宇宙中的能量粒子与相互作用

回想一下宇宙诞生的时候，也就是早期宇宙，那时还没有岩石行星、恒星、黑洞，甚至连原子都不存在。此时的宇宙只是一片炽热、致密、膨胀的“海洋”，充满了各种高能物质粒子和不同形态的辐射粒子。总的来说就是一锅粥。宇宙诞生几分钟后，空间的快速膨胀和冷却使原子核与电子、中微子、光子和暗物质粒子一起形成。

当然，此时所有的粒子都是热粒子。在物理学中，我们所说的“热”是指粒子具有极高的动能，而我们所说的“冷”是指粒子运动缓慢。也就是说，这些粒子此时正以极高的速度在太空中飞来飞去，它们之间会相互产生引力影响，即使是光子这样的无质量粒子也会受到引力的影响。因为光子是有能量的，而能量和质量是等价的，只是实现形式不同而已。

但引力并不是宇宙中唯一的相互作用力。

还有一种特别重要的力叫电磁力。这种相互作用方式是物质粒子碰撞和交换能量的必由之路。我们日常生活中发生的机械碰撞，比如台球、篮球、乒乓球，或者你打我，我觉得很痛，这些都是电磁相互作用的结果。

那么光子和电子最容易发生碰撞，它们可以通过电磁力非常频繁地相互作用和散射。以换取能量和动量。

原子核也是带电粒子，也能与光子相互作用，但原子核的质量远大于电子，因此在每次碰撞中获得和失去的动量都较小。

中微子不发生电磁相互作用，因为它根本不带电荷，而且除了引力外，它只发生非常微弱的相互作用。这意味着中微子很少与其他粒子发生碰撞。所以我们经常听说它可以穿透所有物质。

中微子如此强大，但暗物质更厉害。据我们所知，它只能通过引力与包括自身在内的其他物质相互作用。也就是说，暗物质没有所谓的碰撞，不会与任何粒子交换能量，在任何物质面前来去自由，只能被其他物质吸引。

说到这里你可能会想，起初气体云是热的，不够冷，普通物质还在碰撞和相互作用，当它们在引力的作用下第一次试图坍缩时，由于上升温度高，辐射压会将物质推开，阻止物质结构的快速形成。但暗物质不会与任何物质发生碰撞，它们会在引力的作用下，在密度过高的区域不断生长，直到形成星团结构，产生暗物质行星、星系、黑洞？

但事实上，这样的事情是不会发生的。

为什么暗物质不形成任何结构

如上所述，正常物质在第一次坍缩时会被辐射压推开。此时，由于气体云的温度过高，需要降温。但宇宙是一个不断碰撞和冷却的过程。气体云足够冷后，物质会在重力作用下再次坍缩，高密度区的密度会不断增加。这是因为正常物质正在被吸引在一起，此时，电磁力会起作用，使物质粒子结合在一起，像胶水一样把物质“粘”在一起，使密度越来越大，所以正常物质才能坍塌通过引力，进而产生处于束缚状态的物体，如行星、恒星、星系。当然，对于原子也是如此。如果没有电磁力，原子核和电子就没有任何关系，就不会结合。

那如果没有电磁力的“粘性”，只有引力呢？物质粒子只是简单地形成一种弥散的、松散的“蓬松”结构。这就是为什么我们常说星系周围存在着“暗物质晕”。“晕”这个词你应该明白，它是一种弥散结构。

宇宙大尺度结构上也有暗物质细丝，但没有其他暗物质结构。

暗物质不能形成结构，但它在正常物质的结构形成过程中起着重要作用。当正常物质一开始不能快速形成结构时，暗物质首先形成蓬松的暗物质晕，它可以为正常物质提供引力，帮助一些结构的快速形成，所以我们说这些弥漫的、蓬松的晕就是今天的种子宇宙中所有的结合结构。当然，这包括：矮星系、正常星系、星系群、星系团、超星系团和细丝。

但是如果没有胶水的粘性将暗物质粘在一起，暗物质注定会处于今天这样的蓬松和弥散状态。我们已经习惯了电磁力的存在和普通物质粘在一起的形态，但是如果电磁力消失了，地球也会解体，形成和暗物质一样的状态。

所以引力不是所有行星、黑猩猩、黑洞形成的唯一原因，还有电磁力。

让我们通过下面的粒子来更好地理解这一点！

想一想，你手里拿着一个普通物质（原子）的小球扔出去，接下来会发生什么？

忽略空气阻力，球将做抛物线运动，上升到最高点然后下落，直到与地球表面相撞。事实上，这个小球是沿着以地球质心为焦点的椭圆轨道运动的，因为地球表面阻碍了小球的椭圆运动。我们只看到这个椭圆轨道的一部分，我们称之为抛物线。看下图：

如果我们能把这个普通物质球换成暗物质球，情况就大不一样了。

如果没有电磁力，就会发生一些奇怪的事情：

暗物质球体与地球上除了引力之外的任何东西都不会发生碰撞。暗物质球将直接穿过地面，非常轻松地到达地心，并以近乎完美的椭圆轨道围绕地心旋转。在正常物质中，原子会随机运动，但在电磁力的束缚下，原子根本无法自由运动。如果暗物质球内没有电磁力，那么暗物质粒子的随机运动会推动球内的粒子慢慢分离，因为光靠引力还不足以将暗物质粒子抱在一起。

这意味着随着时间的推移，球的轨道会发生变化，暗物质球会越来越松，就像彗星解体一样。

重力是一种神奇的力量。与其他力相比，我们最先发现它的存在，但也是了解最少的力。由于引力非常弱，电磁力比引力强数万亿倍。我们不明白为什么引力如此微弱。因此，有科学家推测，可能存在额外维度，部分引力泄漏到其他维度。

因此，暗物质不能仅在引力作用下形成任何紧密结构，因为如果仅靠弱引力不足以将任何物质束缚在一起，它只能形成松散结构。如果我们要形成恒星和行星，就必须有更强的电磁力在起作用。