反物质和暗物质有什么区别?(反物质和暗物质有什么区别和联系)

我的回答是：它们是两种不同理论构架下的产物，并且反物质已经被证明是实实在在存在的，而暗物质还处在苦苦搜寻的过程中。

反物质是正物质的反状态。反物质是由反粒子构成的，反粒子与粒子相比，所有的性质都相反。例如，电子的反粒子是正电子，与电子质量相同，但电性相反，即带正电。类似的还有带负电的反质子。当正反粒子相遇时，会发生湮灭，正反粒子消失，转化为光子。因此，当正反物质湮灭时，会释放出巨大的能量。下图展示了正负电子对的产生。

反物质已经被证实其存在。除了正电子之类的反粒子之外，欧洲核子研究中心已经宣布制造出了一定数量的反氢原子——由反质子和正电子构成。而天文望远镜也观测到几千光年外的一个反物质“喷泉”。

暗物质是一种预言或间接推断的物质形式。它不发光，也不反射光，因此无法直接观测。一般认为暗物质由具有质量和弱相互作用的粒子构成。在天文观测中，经常会有疑似的星系运动与引力不匹配的现象，例如仙女座星系和银河系的相向运动速度，与通过引力计算出的结果相差甚远，于是科学家认为这是由于星系中存在大量的暗物质，使引力增加了。

另外，暗物质还是大爆炸宇宙模型中不可或缺的一部分，如果没有暗物质，宇宙的总质量会大大降低，模型会不成立。但是由于暗物质的“惰性”，至今还没有被直接观测到，所以，暗物质是否存在还是个未知数。

轴子是弦理论预言的粒子，是一种非常轻的粒子，在大统一理论中有重要作用。如果轴子存在的话，它的反粒子就是它本身，因此既属于反物质，也属于暗物质。同样，轴子至今也没有被观测到。

反物质和暗物质有什么区别？

我们平时在看科学文献或者观看科幻电影时，经常会看到反物质、暗物质这样的字眼，之所以给它们冠名以“反”和“暗”，肯定是与组成我们现实的物质是不同的，势必存在着它们各种特殊的特性，以致于在现实世界中很难被发现和捕捉。那么，反物质和暗物质有什么区别呢？

反物质的发现历程：在上世纪20年代的时候，著名的物理学家狄拉克在研究氢原子的能级分布时，将用来描述微观量子领域的薛定锷方程，通过应用洛伦兹变换的方式，与可以描述宇宙量级时空变化的相对论进行了完美结合，形成了可以描述氢原子自旋-1/2粒子的波函数方程，使微观粒子的运动同时遵守量子力学和狭义相对论的基本原理。然而，这个公式推导出来之后，人们发现了一个奇怪的问题：

这个方程中出现了电子负能级的表达，在这以前物理学领域中是闻所未闻的。因为从原子核外的运动来看，其在没有施加外部能量的情况下，会安稳地围绕原子核进行基态运转，而施加一定的能量之后，电子的能级就会发生跃迁，跑到能级更高的轨道运动了。如果将基态电子看成能量的零级，那么在跃迁之后，就会相应地提升到一级、二级等上面去。而狄拉克方程中出现的负能级电子，相当于既没有处在基态，也没有处在正能级的跃迁轨道上，而是隐藏在了一个负能级的轨道上，基于此，狄拉克预言了反电子的存在，即带有正电荷、质量和电量与电子均相同的一种特殊粒子形态。

后来，许多科学家在实验过程中，相继又发现了反质子、反中子、反氘核、反氢原子等微观粒子，据此，科学家们认为，在这些反粒子的结合下，有可能会组合成反物质，这种物质的性质，与由相对应的微观粒子组成的现实世界中的物质完全相反。

暗物质的发现历程：上世纪30年代，瑞士天文学家茨威基在研究后发座星系团时发现了一个奇怪的现象，这个星系团内的天体运动速度，要比通过引力数据理论上计算出的速度要快得多。在天文学的研究中，科学家一般都是通过观测星系的运动速度，来推算星体的总质量，如果运动速度越快，则代表所受到的引力场就越大，说明星系团的总质量也越大。茨威基按照观测的这个速度反推星系团的总质量，发现要比实际观测得出的数据高出几百倍。如果没有别的物质增加星系团的总质量的话，那么天体的运动速度如此之快将会使整个星系彻底瓦解。

基于这样的观测结果，茨威基将这种可能存在星系团中隐藏的物体命名为暗物质，由于当时观测和研究水平的限制，在接下来的几十年中科学界并未对此进行过多的关注。直到上世纪60年代，美国卡内基研究所在对临近宇宙空间的漩涡星系进行旋转曲线研究时，发现能够观测到的所有漩涡星系，其外围恒星的旋转速度都过于快速，而来自星系中心的引力不足以支持这个速度，至少要有这个星系团至少6倍质量的其它物质，来提供额外的引力束缚，否则外围的恒星将在超出常规的快速旋转下被甩出星系。

后来，科学家们又对其它星系开展了相应的旋转曲线研究时，也发现了同样的结果，于是科学家们将提供额外引力的这个“看不见的手”正式命名为暗物质。

反物质的性质：从字面上理解，正与反是相互对立的一组概念，正所谓物极必反、一物降一物，正粒子与反粒子，正物质与反物质都属于这样的对立范畴。截至目前，科学家们针对每一种现实世界中存在的基本粒子，都找到了相应的反粒子。

从性质上看，正、反粒子无论是在电荷性、自旋方向、重子数量等方面都是完全相反的，二者的质量相同，可以将反粒子作为正粒子的一种镜像进行理解。当相应的正、反粒子相遇时，会发生剧烈的湮没现象，所有物质瞬间烟消云散，但可以释放出总量为(m1+m2)*c^2的能量，能量的承载载体一般是由r光子或者中微子（介子）实现。

从这个过程可以看出，即使质量非常微小的正、反粒子，它们在发生湮灭时也能够释放巨大的能量，这种方法产生的能量，将比其它任何先进的方法产生的能量要多的多，只不过要创造出反物质实在是难度太大。科学家们通过大型对撞机，投入几十亿的资金所创造出来的反物质，在与正物质湮灭时所产生的能量还不够烧开0.1升的水。

暗物质的性质：与反物质和正物质正好相对不同，暗物质已经是被科学界证实广泛存在于宇宙空间中的一种物质，是宇宙的重要组成部分。通过科学家的长期观测和研究，认为暗物质的是一种比电子还要小得多的微观物质，由于它不带电荷，不发出电磁波，不会与电子发生相互作用，具有极高的自由度，可以轻松地穿过电磁场，正是由于这种特性，暗物质不会直接被观测到。

然而，暗物质能够可以引发引力效应，在宇宙大爆炸之后，随着温度的逐渐降低，在各种物质之间的引力作用下，推动形成现有的宇宙天体及其分布和运行规律，而暗物质在此过程中起到了至关重要的作用，在一定程度上延缓了宇宙膨胀的速率，与万有引力一起，使各星系之间维持着一种引力的平衡状态。通过科学家们的长期监测分析，在宇宙大爆炸之后，温度逐渐冷却之后，形成的正常普通物质、暗物质以及暗能量，它们在宇宙总质能中所占的比例分别是4.9%、26.8%和68.3%。

另外说一下，这里的暗能量是在宇宙大爆炸之后，驱动宇宙发生膨胀的主要驱动力，它与暗物质一样，不会发生被吸收、以及参与电磁场的各种运动形式，因而也不能够被观测到。

反物质和暗物质都是通过大量的实验表明了它们的存在、然后又通过长期的观测研究证实存在方式的特殊物质，但是二者从形成的机制、特性方面都存在着明显的不同，反物质是正物质的镜像，会与正物质发生湮灭；而暗物质不会参与电磁作用，只存在引力效应，不会与现实中的物质发生任何反应。

谢邀。简单点说，反物质就是与现在发现的物质基本组成带点属性完全相反的物质。这类物质理论上存在，原子核带负电，电子带正电。基于正负中和的原理，科学家认为反物质与现存宇宙物质出现接触将会发生湮灭，释放能量。暗物质则是基于我们对宇宙及星系观测，其速度及引力关系出现重大偏差而在不否定现有科学认知的基础上人为定义的一种现今无法观测到的用来解释这种偏差的假定物质。两者都是在理论上推测出的，并未通过实际实验观测到。

经常关注宇宙学得朋友，肯定都看到过反物质、暗物质和暗能量，这三个物理学中的词汇，除了这三个还有一个普通物质，它们一起构成了宇宙中以前存在、现在存在的所有物质/能量形式，其中的反物质在目前的宇宙中，据我们观察并不存在，而暗物质、暗能量、普通物质依然充斥着宇宙空间，组成了我们当今的宇宙。

那么什么是反物质、普通物质、暗物质和暗能量呢？以及当今的宇宙中为何不存在反物质？它们去哪了？今天就说下这个问题。

我为何要把普通物质放在最前面，首先介绍呢？原因就是普通物质最简单、我们也最容易理解，因为我们人类自己本身，包括我们目前能在地球上、宇宙中看到的一切事物，都有有普通物质组成的。

在宏观尺度上看，一些物质的结构/集合，包括你手上的手机、面前的办公桌、水杯、呼吸的空气、脚下踩的地球、家里的宠物、以及更大尺度上的地球、太阳系、银河系、星系团都有我们所说的普通物质。这些物质，我们看得见、摸得着所以一点也不奇怪和陌生。

从微观的尺度上看，所有的普通物质都有由原子/分子构成的，而在原子之下，就是亚原子粒子，包括：轻子（e－、μ－和τ－以及三个对应的中微子）、重子（中子和质子），其中重子不是基本粒子而是复合粒子，在它们之下就是六味夸克和8个胶子。总的来说，上图标准模型中的粒子，夸克、轻子、玻色子这些基本粒子就构成了我们所看到的普通物质世界。当然，你和我也是由这些基本粒子构成的。这就是我们普通物质世界，很好理解吧。

我把反物质放在物质之后是因为从字面上来说，你应该能够理解反物质其实就是组成我们普通物质世界的一个反面，所以接下来说反物质，应该也很好理解。

反物质目前在我们的宇宙中，据我们的观察是不存在的（后面会说原因），所以我们发现反物质之前在宇宙中存在过肯定不是通过观察得出来的结论，而是先通过理论预言出来的，上实际20年代，狄拉克在它的方程中首先预言了反电子的存在，随后在30年代，安德森在云室中发现了反电子的运行轨迹，验证了狄拉克的预言。至此我们就直到了我们的普通物质世界存在一个反世界版本。

就拿电子来说，在我们的正物质世界中，电子带有一个负电荷、自转为1/2、质量为0.511Mev/c^2，轻子数为+1，那么电子的反物质版本，正电子其质量和电子一样，但自旋相反为-1/2，且带有正电荷，轻子数为-1，也就是说正电子和电子相比较，电荷相反、自旋相反、轻子数相反，其他的任何行为都是一样的。从以上的性质就可以看出来，正电子就是电子的镜像。

由于电荷不同，因此正电子和电子在磁场中发生偏转的轨迹就不同，这就是上世纪30年代安德森发现正电子所使用的原理，假如电子往左偏转，那么正电子就会往右偏转。在我们发现正电子以后，反质子、反中子、反夸克相继被发现。

这就说明了，在标准模型中的所有粒子都有自己的反版本，当然玻色子，例如光子、胶子它们的反粒子就是自己本身。

物质世界反版本的发现，让我们之前认为的宇宙中重子数和轻子数守恒的想法被击破，因为在反物质被发现之前，我们认为一个原子核中的质子和中子虽然可以相互通过β+和β-衰变来互相转换，但不论怎么变，原子核中的重子数都是守恒的，也就是说宇宙质子和中子的数量加起来是不会发生变化的。

但是反物质的发现就打破了这个认知，因为反物质有着和物质相反的重子数，它们相遇以后就会发生湮灭，并且以光子的形式释放出能量。也就是说，正物质和反物质相遇就会变为纯能量，这个过程也是可逆的（高能光子相撞可以产生正反物质）。这样一来宇宙中的重子数和轻子数就不是守恒的了，它们也可以被创造和毁灭。

重子数和轻子数的不守恒，其实对我们理解宇宙起源来说是一件好事，因为这样我们就能解释宇宙中的物质是怎么来的，如果宇宙中的重子数和轻子数是守恒的，那么一开始宇宙中没有任何的重子和轻子，它们的总数量为0的话，我们是没有办法解释物质的起源问题。

你看，在宇宙诞生初期，在一定的温度下，能量会自发的产生物质和反物质，并且这些正反物质会互相湮灭又变为了能量，在这个过程中宇宙中的重子和轻子数是守恒的，但是由于我们目前还不清楚的某种机制，导致了宇宙在一定的能量下，打破了重子和轻子数是守恒的规律，造成了正物质和反物质数量的不对称，其中正物质粒子比反物质粒子在数量上多了10亿分之一，那么随着宇宙的碰撞冷却，能量也不再足以自发的产生正反粒子对，那么接下来反物质在和正物质烟灭后，多余的正物质就被保留了下来，这些物质就构成了我们现在看到的宇宙中的一切。

上文中我们插入目前标准模型物质粒子的图片，在哪上面有正物质粒子有反物质粒子，但是就是没有暗物质粒子，这说明啥？意思就是，目前暗物质到底是什么鬼，我们并不清楚。标准模型中的粒子，并不能解释暗物质粒子的问题。

你看，上文中我在描述我们现在能看到的宇宙时，强调的是普通物质，并没有说成物质。这是因为，暗物质其实也算一种物质，它们切切实实的存在于我们当今的宇宙中，而且占了宇宙物质比例的85%左右，也就是说，我们宇宙中的所有物质，其中就有大部分我们并不知道是啥，我们只能看到15%的普通物质。

那么我们看不到暗物质，为何会知道暗物质存在呢？其实我们发现暗物质存在，并不是看到了暗物质，而是观测到了没有暗物质存在就不能解释的一些引力异常现象，也可以称为引力缺失，质量缺失。例如，星系旋转速度异常，星系团中的星系运动速度异常。这些异常现象就直接指向了在我们的宇宙中，还存在大量的我们看不到的物质形式，在默默的提供着引力。

那么为什么我们发现不了暗物质呢？原因就在于这种物质粒子，它们不参与电磁相互作用，也不参与弱相互作用，只能和引力互动，所以我们没有办法通过有效的手段去发现这些粒子到底是什么！也就是说，暗物质除了给我们普通物质世界提供引力以外，完全不会和普通物质发生任何的交互。这是我们目前不知道暗物质是啥的根本原因。

暗物质和暗能量被称为两暗兄弟，从名字就可以看出来我们对暗能量也是知之甚少，我们目前只知道它是宇宙空间中存在的一种固有的能量，并且会在短时间内以正反虚粒子对的方式出现，然后瞬间湮灭，将能量归还给宇宙虚空。我们发现暗能量的原因是，随着我们对宇宙演化的理解，之前认为宇宙的空间会一直在引力的作用下发生减速膨胀，至于在未来膨胀速度能减到什么程度，这就要看宇宙最初的膨胀率和物质密度了。

其结果无外乎有三种可能：

1. 引力在未来获胜，宇宙发生逆转收缩，在大坍缩的结局下终结
   

2. 引力无法逆转宇宙的膨胀，宇宙会一直匀速膨胀下去，直到死寂。

3. 引力和宇宙膨胀率处于临界值，宇宙不会膨胀也不会收缩。

但是我们在上世纪90年代通过对1a型超新星的观测发现，宇宙真实的膨胀情况并不是以上的三种可能，而是我们的宇宙正在加速膨胀，这就说明了在宇宙中还存在着一些我们未知的能量形式，在为宇宙提供着负压，拉扯着空间加速膨胀。这种未知的能量就是暗能量。

值得注意的是，这种我们不知道能能量形式，占了宇宙总质能的70%左右，也就是说，在我们的宇宙中，大部分的能量是一种我们不知道的能量形式，而我们的普通物质只占了总质能的5%不到。

以上就是我们宇宙中的能量形式，普通物质、反物质、暗物质、暗能量。不知道你看后有何感想！

“可见物质”之外，是占比26.8%的暗物质和占比68.3%的暗能量，迄今为止人类也能发现它们的的存在。

那么什么是暗物质呢？

这个问题要从1932年开始谈起，当时荷兰天文学家奥尔特（就是奥尔特云那个），发现银河系外侧恒星的运动速度超过了内侧恒星，出现这种情况只有两个解释，第一是万有引力定律错了，第二是存在“隐匿质量”，奥尔特按照常理，认为银河系还存在“未知的引力源”

一年之后，天文学家兹威基在星系团内，也发现了类似的现象，也就是“外侧星系运动速度，超过内侧星系”，也是从这个时候开始，天文学开始认真对待这种“未知的引力源”。

此后几十年，星系天文学的旋转曲线研究表明，宇宙中绝大部分星系都存在“看不见的引力源”，之所以称之为“看不见”，是因为这部分质量除了显示出引力效应外，不发射任何电磁波，所以人类的射电望远镜也看不到它们。

以上就是暗物质的发现和命名史，虽然人类目前还没直接“找到”暗物质，但随着技术水平的提高，暗物质早晚会“露出原型”

反物质从字面上理解，就是和现实世界物质完全相反的物质，更进一步来说，反物质就是由反粒子构成，而反粒子是由，正电子和反质子反中子组成的。在一些“平行宇宙”作品中，那里的物质属性就和我们的宇宙完全相反。

而完全相反的后果，就是“正反物质湮灭”

在1905年的爱因斯坦狭义相对论中，质能方程E=MC²无疑是最亮眼的存在，它除了为几十年后的原子弹提供理论解释外，还证明了“质能相当且可以互相转换”

根据质能方程，任何一克物质都蕴含着巨大的能量，但这种蕴藏在原子核中的能量，需要在高温高压下才能通过核反应被释放开来，而人类文明在掌握核裂变技术之前，最大的能量释放方式，也只是火药的化学反应而已，而化学反应是分子层面的能量释放，反应前后损失的质量基本上可以忽略不计，这也是为什么“化学反应前后质量守恒”的原因。

但反物质的迷人之处在于，它在和正常物质接触后，可以百分百湮灭彼此，然后化作纯量释放开来，也就是说反物质的质能转化率是100%，相较之下核聚变的转化率不过0.7%，核裂变更是只有0.135% 。

著名科幻小说作家刘慈欣，当年认真计算过反物质毁灭地球的可能性，最后认为只要有半吨反物质，就能威胁到整个地球世界，成为地球世界真正的“执剑人”

只不过理想很丰满，现实很骨感，目前人类完全没有能力大规模生产制备反物质，加速器中生成的微量反物质只能用作研究，无法被制造成武器 ，也无法被当做能源。

反物质和暗物质，虽然在性质上大有不同，但都属于“宇宙”的一部分，它们的存在也说明，人类目前对“宇宙”的了解还很有限，希望科学家们在未来能靠它们，进一步揭开宇宙的神秘面纱，带领人类文明“升级”