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1846年9月23日，德國(guó)柏林天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)約翰·戈特弗里德·伽勒（Johann Gottfried Galle）收到一封信，一封即將改變天文學(xué)發(fā)展進(jìn)程的信。寄這封信的是一個(gè)法國(guó)人，名叫于爾班·勒威耶（Urbain Le Verrier）。他一直在研究天王星（Uranus）的運(yùn)動(dòng)，得出了如下結(jié)論——天王星的軌跡無(wú)法用當(dāng)時(shí)已知的、作用于其上的引力來(lái)完全解釋。于是勒威耶提出，必定存在一個(gè)當(dāng)時(shí)尚未觀測(cè)到的天體，它的引力干擾了天王星軌道，而且干擾方式剛好能夠解釋觀測(cè)到的異常運(yùn)動(dòng)。就在當(dāng)天晚上，伽勒將望遠(yuǎn)鏡瞄向了勒威耶指明的方向，發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系的第八大行星——海王星（Neptune）。

歷史在現(xiàn)代宇宙學(xué)中再度上演——天文學(xué)家觀測(cè)到宇宙中的異常運(yùn)動(dòng)，推測(cè)存在新的物質(zhì)，然后努力去尋找它們。這次扮演天王星角色的是恒星和星系，我們看到它們正以一種不應(yīng)該有的方式在運(yùn)動(dòng)，扮演海王星角色的則是我們推斷存在卻迄今未能觀測(cè)到的東西，現(xiàn)在暫時(shí)被稱(chēng)為暗物質(zhì)（dark matter）和暗能量（dark energy）。根據(jù)我們看到的那幾類(lèi)異?，F(xiàn)象，我們能夠搜集到一些與它們有關(guān)的基本事實(shí)。暗物質(zhì)似乎是一片不可見(jiàn)粒子的海洋，它們充斥在空間各處，密度并不均勻；暗能量則均勻分布，就好像與空間本身的結(jié)構(gòu)交織在了一起。科學(xué)家還沒(méi)能再現(xiàn)伽勒當(dāng)年的壯舉——將望遠(yuǎn)鏡指向天空便明確無(wú)誤地瞥見(jiàn)了未被看到的目標(biāo)，但令人心動(dòng)的線索及暗示，比如粒子探測(cè)器里的神秘信號(hào)，數(shù)量卻在不斷增長(zhǎng)。

盡管海王星是作為暗中影響天王星的一股神秘力量而被發(fā)現(xiàn)的，但它本身也是一顆令人著迷的星球。這樣的情況會(huì)在暗物質(zhì)和暗能量身上再現(xiàn)嗎？尤其是暗物質(zhì)，科學(xué)家開(kāi)始考慮這樣一種可能性——暗物質(zhì)并非只是為解釋可見(jiàn)物質(zhì)異常運(yùn)動(dòng)而發(fā)明出來(lái)的抽象概念，而是宇宙隱藏起來(lái)的另一面，內(nèi)部有著豐富精彩的活動(dòng)。它或許由許多種不同的粒子構(gòu)成，通過(guò)自然界中的全新作用力發(fā)生相互作用——這樣一個(gè)完整的宇宙，靜悄悄地與我們自己的宇宙交織在了一塊。

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這些想法與科學(xué)家一貫沿用的如下假設(shè)有所出入，即暗物質(zhì)和暗能量是宇宙中最不擅長(zhǎng)“交際”的東西。自從20世紀(jì)30年代天文學(xué)家首次推斷暗物質(zhì)存在以來(lái)，他們就把“不與其他東西相互作用”當(dāng)成了暗物質(zhì)的招牌屬性。天文觀測(cè)暗示，暗物質(zhì)的總質(zhì)量是普通物質(zhì)的6倍。星系和星系團(tuán)全都被巨大的暗物質(zhì)球包裹，天文學(xué)家稱(chēng)之為“暗物質(zhì)暈”（dark matter halo）。如此大量的物質(zhì)居然能避開(kāi)直接檢測(cè)，天文學(xué)家據(jù)此推論：暗物質(zhì)必定由幾乎不與普通物質(zhì)互動(dòng)、當(dāng)然彼此間也幾乎不發(fā)生相互作用的粒子構(gòu)成。它們唯一的作用，就是為發(fā)光物質(zhì)搭建引力“腳手架”。

天文學(xué)家認(rèn)為，暗物質(zhì)暈在宇宙早期率先形成，然后才把普通物質(zhì)吸引了進(jìn)來(lái)。普通物質(zhì)由于擁有一系列豐富多樣的互動(dòng)能力而發(fā)展出了錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，毫無(wú)生氣的暗物質(zhì)卻依然停留在原始狀態(tài)。至于暗能量，它唯一的作用似乎就是加速宇宙膨脹，而且現(xiàn)有證據(jù)表明，自宇宙誕生以來(lái)，暗能量就完全沒(méi)有發(fā)生過(guò)任何變化。

推動(dòng)人們對(duì)“暗物質(zhì)可能會(huì)更有生氣”產(chǎn)生預(yù)期的，與其說(shuō)是天文學(xué)研究，倒不如說(shuō)是對(duì)原子內(nèi)部運(yùn)作機(jī)制和亞原子粒子微觀世界的細(xì)致探索。粒子物理學(xué)家有這樣一個(gè)傳統(tǒng)：能夠在已知物質(zhì)的行為當(dāng)中看出未知物質(zhì)形式的蛛絲馬跡。他們的證據(jù)提供了完全獨(dú)立于宇宙中異常運(yùn)動(dòng)的另一條線索。

對(duì)于暗物質(zhì)而言，這條思路最早可以追溯到20世紀(jì)初放射性β衰變的發(fā)現(xiàn)。為了解釋放射性β衰變這種現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)的意大利理論學(xué)家恩里科·費(fèi)米（Enrico Fermi）假定，自然界中存在一種新的作用力和一類(lèi)新的作用力傳遞粒子，是它們導(dǎo)致了原子核的衰變。新的作用力類(lèi)似于電磁力（electromagnetism），新的粒子則類(lèi)似于光子（photon）——不過(guò)有一點(diǎn)不同，而且至關(guān)重要。光子沒(méi)有質(zhì)量，因而運(yùn)動(dòng)能力超強(qiáng)，費(fèi)米卻主張這些新粒子必須很重。它們的質(zhì)量會(huì)限制它們的活動(dòng)范圍，這樣才能解釋為什么這種作用力能夠?qū)е略雍朔至?，卻無(wú)法在其他情況下被人察覺(jué)。為了能夠再現(xiàn)出觀測(cè)到的放射性同位素的半衰期（half-life），這些新粒子必須相當(dāng)重——大約是質(zhì)子質(zhì)量的100倍，換算成粒子物理學(xué)里的標(biāo)準(zhǔn)單位，就是大約100 GeV（十億電子伏特）。

這種新的作用力現(xiàn)在被稱(chēng)為弱核力（weak nuclear force），假想中的弱核力傳遞粒子則是W粒子和Z粒子，已經(jīng)在20世紀(jì)80年代被人發(fā)現(xiàn)。它們本身并不是暗物質(zhì)，但它們的性質(zhì)暗示了暗物質(zhì)的存在。按照粒子物理學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)來(lái)推測(cè)，它們不應(yīng)該有這么重才對(duì)。這么大的質(zhì)量暗示，有東西在對(duì)它們施加影響——新的粒子導(dǎo)致它們承擔(dān)了更多的質(zhì)量，就好像一位朋友老是誘惑你再多吃一塊蛋糕一樣。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（Large Hadron Collider，LHC）的一項(xiàng)任務(wù)就是要尋找這些粒子，它們的質(zhì)量應(yīng)該跟W粒子和Z粒子的質(zhì)量相當(dāng)。事實(shí)上，物理學(xué)家認(rèn)為排著隊(duì)等待被發(fā)現(xiàn)的粒子或許多達(dá)好幾十種——按照所謂的超對(duì)稱(chēng)（supersymmetry）原理，每種已知粒子都有一種未知粒子與它對(duì)應(yīng)。

在這些假想的粒子當(dāng)中，有一大類(lèi)被統(tǒng)稱(chēng)為弱相互作用大質(zhì)量粒子（weakly interacting massive particle，WIMP）。之所以起這個(gè)名字，是因?yàn)檫@些粒子只通過(guò)弱核力發(fā)生相互作用。由于跟主宰著日常世界的電磁力完全“絕緣”，這些粒子根本是看不見(jiàn)的，也幾乎不會(huì)對(duì)普通粒子產(chǎn)生任何直接的影響。因此，它們成了宇宙中暗物質(zhì)的完美候選者。

不過(guò)，這些粒子能否真正解釋暗物質(zhì)，還取決于它們的數(shù)量有多少。而這，正是粒子物理學(xué)觀點(diǎn)真正吸引眼球之處。與其他任何種類(lèi)的粒子一樣，WIMP粒子也是在宇宙大爆炸的“烈焰”中產(chǎn)生的。在宇宙的極早期，高能粒子碰撞既能創(chuàng)造WIMP粒子，也能摧毀WIMP粒子，因而在任意時(shí)刻，都會(huì)有一定數(shù)量的WIMP粒子存在。這一數(shù)量會(huì)隨時(shí)間而變，具體取決于受宇宙膨脹驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)相互抵觸的效應(yīng)。第一個(gè)效應(yīng)是宇宙這鍋“原湯”的冷卻，這會(huì)降低可用于產(chǎn)生WIMP粒子的能量，因此它們的數(shù)量會(huì)減少。第二個(gè)效應(yīng)是粒子的稀釋?zhuān)@會(huì)降低粒子碰撞發(fā)生的頻率，直到碰撞實(shí)際上不再發(fā)生為止。到了此時(shí)，也就是大爆炸后大約10納秒（nanosecond，十億分之一秒），WIMP粒子的數(shù)量便被凍結(jié)了下來(lái)。宇宙不再擁有創(chuàng)造WIMP粒子所需的高能量，也不再具備摧毀它們所需的高密度。

根據(jù)WIMP粒子的預(yù)期質(zhì)量以及它們的相互作用強(qiáng)度（這決定了它們彼此湮滅的發(fā)生頻率），物理學(xué)家很容易就能計(jì)算出應(yīng)該會(huì)有多少WIMP粒子被保留下來(lái)。令人驚訝的是，這樣計(jì)算出來(lái)的WIMP粒子數(shù)量不多不少，在質(zhì)量和相互作用強(qiáng)度的估算精度之內(nèi)，剛好能夠解釋今天宇宙中的暗物質(zhì)。如此不同尋常的吻合，被科學(xué)家稱(chēng)為“WIMP巧合”（WIMP coincidence）。為解決粒子物理學(xué)領(lǐng)域的百年難題而被提出的粒子，就這樣干凈利落地解釋了宇宙學(xué)的觀測(cè)事實(shí)。

這條證據(jù)鏈同樣暗示，WIMP粒子幾乎不發(fā)生相互作用。簡(jiǎn)單估算一下就能夠預(yù)言，從你開(kāi)始閱讀這篇文章時(shí)算起，已經(jīng)有將近十億個(gè)這樣的粒子從你的身體里穿過(guò)，除非你極其幸運(yùn)，否則不會(huì)有任何一個(gè)粒子產(chǎn)生任何可以識(shí)別的影響。平均需要一年的時(shí)間，你才有可能遇到一個(gè)WIMP粒子，被你細(xì)胞里的原子核散射，釋放出極其微弱的能量。為了有希望檢測(cè)到這樣的事件，物理學(xué)家建起了粒子探測(cè)器，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)大量的液體或者其他物質(zhì)。天文學(xué)家還在尋找星系中的輻射爆發(fā)現(xiàn)象，這可能標(biāo)志著在星系中盤(pán)旋的WIMP粒子發(fā)生了罕見(jiàn)的碰撞及湮滅事件。尋找WIMP粒子的第三種方法，則是在地球上的實(shí)驗(yàn)室里嘗試著去合成它們。

科學(xué)界正投入巨大精力專(zhuān)注于搜尋WIMP粒子，或許給人留下了這樣的印象：這些粒子是理論上唯一可行的暗物質(zhì)候選者。果真如此嗎？事實(shí)上，粒子物理學(xué)領(lǐng)域最近取得的一些進(jìn)展，已經(jīng)揭露了其他的可能性。這些研究暗示，WIMP只是浮于水面之上的冰山一角。潛藏在水面之下的，可能是一些隱秘的世界，它們都有著自己的物質(zhì)粒子和作用力。

此類(lèi)進(jìn)展之一，就是提出了比WIMP粒子更“孤僻”的粒子。理論暗示，宇宙誕生最初1納秒中誕生的WIMP粒子可能是不穩(wěn)定的。短則幾秒、長(zhǎng)則數(shù)天之后，它們就會(huì)衰變成一類(lèi)新的粒子，質(zhì)量差不多，但不會(huì)再通過(guò)弱核力發(fā)生相互作用——引力是它們與外部自然界發(fā)生聯(lián)系的唯一方式。物理學(xué)家開(kāi)玩笑地稱(chēng)它們?yōu)?/span>超級(jí)WIMP粒子（super-WIMP）。

這一構(gòu)想的重點(diǎn)在于，是這些粒子，而不是WIMP粒子，構(gòu)成了今天宇宙中的暗物質(zhì)。超級(jí)WIMP粒子能夠避開(kāi)直接觀測(cè)式搜索，但仍有可能推斷出它們的存在，因?yàn)樗鼈儠?huì)在星系形狀上留下“泄露天機(jī)”的印記。形成之初，超級(jí)WIMP粒子會(huì)高速運(yùn)動(dòng)，速度逼近光速。它們需要一段時(shí)間才能停下腳步，而只有在此之后，星系才有可能開(kāi)始形成。這么一延遲，在宇宙膨脹把物質(zhì)稀釋之前，留給星系中心吸積物質(zhì)的時(shí)間就會(huì)減少。因此，暗物質(zhì)暈中心的密度應(yīng)該就能揭示，構(gòu)成暗物質(zhì)的到底是WIMP粒子還是超級(jí)WIMP粒子。這也是天文學(xué)家正在檢驗(yàn)的方法。此外，WIMP粒子衰變成超級(jí)WIMP粒子的過(guò)程應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生光子或電子之類(lèi)的副產(chǎn)物，這些粒子能夠把輕原子核撞碎。有證據(jù)表明，宇宙中的鋰元素比理論預(yù)期的要少，超級(jí)WIMP假說(shuō)是解釋這一差異的唯一辦法。

超級(jí)WIMP模型還為實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家可能觀測(cè)到的現(xiàn)象開(kāi)創(chuàng)了全新的可能。比方說(shuō)，如果構(gòu)成暗物質(zhì)的是超級(jí)WIMP粒子而非WIMP粒子，那后者就沒(méi)必要非得是“暗”的不可，也沒(méi)有必要非得這么“孤僻”——它可以擁有一個(gè)電荷。不管它擁有什么電荷，都不會(huì)對(duì)宇宙的演化產(chǎn)生影響，因?yàn)檫@種粒子很快就衰變掉了。然而，帶電荷的WIMP粒子在探測(cè)器里會(huì)非常扎眼，如果實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家能夠重新創(chuàng)造出它們的話。粒子探測(cè)器會(huì)把它們標(biāo)記為“加強(qiáng)版”電子：擁有與電子一樣的電荷，質(zhì)量卻至少大了10萬(wàn)倍，這樣的粒子會(huì)華麗麗地穿過(guò)探測(cè)器，在身后留下一條壯觀的軌跡。

超級(jí)WIMP模型給我們上了重要的一課：無(wú)論是從理論上還是從觀測(cè)上，暗物質(zhì)都沒(méi)有任何理由應(yīng)該像天文學(xué)家傾向于假定的那樣毫無(wú)生氣。一旦承認(rèn)這些看不見(jiàn)的粒子可能擁有超出標(biāo)準(zhǔn)WIMP模型范疇的性質(zhì)，考慮各種各樣的可能性就成了一件自然而然的事情。有沒(méi)有可能存在一整套看不見(jiàn)的粒子？會(huì)不會(huì)有一個(gè)跟我們一模一樣的隱秘世界，包含著我們看不見(jiàn)的電子和質(zhì)子，構(gòu)成我們看不見(jiàn)的原子和分子，再構(gòu)建起我們看不見(jiàn)的行星和恒星，甚至演化出我們看不見(jiàn)的人類(lèi)呢？

存在一個(gè)跟我們一模一樣的隱秘世界，這種可能性早就被細(xì)致地探討過(guò)了。這樣的討論最早可以追溯到1956年，當(dāng)時(shí)楊振寧和李政道在后來(lái)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的那篇論文上，對(duì)此展開(kāi)過(guò)一段即興討論。后來(lái)又有更多科學(xué)家加入到了討論當(dāng)中，包括澳大利亞墨爾本大學(xué)（University of Melbourne）的羅伯特·富特（Robert Foot）和雷蒙德·沃爾卡斯（Raymond Volkas）。這個(gè)想法確實(shí)令人心動(dòng)。被我們當(dāng)作暗物質(zhì)的東西，會(huì)不會(huì)真的是一個(gè)跟我們一模一樣的隱秘世界存在的證據(jù)？那里會(huì)不會(huì)有我們看不見(jiàn)的物理學(xué)家和天文學(xué)家，正透過(guò)他們的望遠(yuǎn)鏡觀察他們的世界，而且也在困惑他們的暗物質(zhì)是什么——而實(shí)際上，他們的暗物質(zhì)正是我們自己呢？

遺憾的是，基本的觀測(cè)事實(shí)表明，隱秘世界不可能跟我們看得見(jiàn)的這個(gè)世界一模一樣。首先，暗物質(zhì)的數(shù)量是普通物質(zhì)的6倍。其次，如果暗物質(zhì)的行為與普通物質(zhì)一樣，暗物質(zhì)暈會(huì)像銀河系里的銀盤(pán)一樣扁平——這會(huì)對(duì)它們的引力產(chǎn)生重大影響，卻從來(lái)沒(méi)有被觀測(cè)到。最后，如果存在跟我們世界里一模一樣的隱秘粒子，宇宙膨脹會(huì)受到影響，改變?cè)缙谟钪嬷袣浜秃さ暮铣?；宇宙中元素?gòu)成的測(cè)量結(jié)果排除了這種可能性。這些論據(jù)都對(duì)存在我們看不見(jiàn)的隱秘人類(lèi)提出了強(qiáng)有力的反對(duì)。

也有科學(xué)家認(rèn)為，暗世界可能確實(shí)是多種粒子和作用力構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。在一系列研究中，包括本文作者之一馮孝仁和美國(guó)夏威夷大學(xué)馬諾阿分校的（University of Hawaii at Manoa）雅松·庫(kù)馬爾（Jason Kumar）在內(nèi)的一些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，推導(dǎo)出WIMP模型的同一個(gè)超對(duì)稱(chēng)理論框架，還允許存在其他一些不同的模型，那些模型中沒(méi)有WIMP粒子，卻存在許多其他類(lèi)型的粒子。不僅如此，在許多不存在WIMP的理論當(dāng)中，這些粒子彼此間還會(huì)通過(guò)最新假設(shè)的多種暗作用力（dark force）發(fā)生相互作用。我們發(fā)現(xiàn)，這樣的暗作用力會(huì)改變?cè)缙谟钪嬷辛Ｗ觿?chuàng)造和湮滅的速率，不過(guò)同樣，這些數(shù)字經(jīng)過(guò)計(jì)算之后，可以剩下適當(dāng)數(shù)量的粒子用來(lái)解釋暗能量。這些模型預(yù)言，伴隨暗物質(zhì)一同出現(xiàn)的，或許是一種隱秘的弱核力，甚至更不同尋常，是一種隱秘的電磁力，這意味著暗物質(zhì)或許會(huì)發(fā)射和反射隱秘光。

當(dāng)然，這種“光”我們是看不見(jiàn)的，因此暗物質(zhì)依然是“暗”的。不過(guò)，新作用力能夠產(chǎn)生非常顯著的效應(yīng)。比方說(shuō)，兩團(tuán)暗物質(zhì)云對(duì)穿時(shí)，新作用力能夠扭曲暗物質(zhì)云的形狀。天文學(xué)家已經(jīng)在著名的子彈星系團(tuán)（Bullet Cluster）中搜尋過(guò)這種效應(yīng)，這個(gè)天體正是由兩個(gè)對(duì)穿的星系團(tuán)構(gòu)成的。觀測(cè)表明，星系團(tuán)短暫的混合沒(méi)有給暗物質(zhì)帶來(lái)太大的干擾，暗示任何暗作用力都不會(huì)非常強(qiáng)大。研究者目前正在其他天體中繼續(xù)展開(kāi)搜尋。

子彈星系團(tuán)是天文學(xué)家手中最令人信服的暗物質(zhì)證據(jù)之一。它實(shí)際上是一對(duì)相撞的星系團(tuán)。碰撞并沒(méi)有影響星系里的恒星（可見(jiàn)光圖像），因?yàn)樵谛窍祱F(tuán)尺度下，恒星實(shí)在是太小了，但星際氣體云狠狠地撞在了一起，釋放出X射線（粉色）。暗物質(zhì)（藍(lán)色）的引力扭曲了背景天體發(fā)出的光，暴露了它自身的存在。暗物質(zhì)與恒星依然交融在一起——表明不論是什么粒子構(gòu)成了暗物質(zhì)，它們都非常不喜歡發(fā)生相互作用。

這樣的作用力還讓暗物質(zhì)粒子能夠彼此交換能量和動(dòng)量，這一過(guò)程傾向于使暗物質(zhì)均勻化，導(dǎo)致原本不對(duì)稱(chēng)的暗物質(zhì)暈變成球形。這種均勻化過(guò)程在被稱(chēng)為“矮星系”（dwarf galaxy）的小星系中表現(xiàn)應(yīng)該最為顯著，那里的暗物質(zhì)運(yùn)動(dòng)緩慢，粒子總是逗留在彼此附近，微弱的效應(yīng)也有時(shí)間積累起來(lái)。如果觀測(cè)到小星系的暗物質(zhì)暈整體上要比大星系的更圓一些，這或許就是泄露天機(jī)的信號(hào)，表明暗物質(zhì)在通過(guò)新作用力發(fā)生互動(dòng)。天文學(xué)家才剛剛開(kāi)始進(jìn)行此類(lèi)研究。

同樣令人心動(dòng)的另一種可能性是，暗物質(zhì)與暗能量會(huì)發(fā)生相互作用。現(xiàn)有的大多數(shù)理論將它們當(dāng)成是互不相關(guān)的兩樣?xùn)|西，但沒(méi)有任何真正的理由表明它們非得如此不可。物理學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)在考慮它們可能會(huì)如何相互影響了。他們希望兩者之間的關(guān)聯(lián)能夠緩解一些宇宙學(xué)難題，比如所謂的“巧合問(wèn)題”（coincidence problem）——為什么宇宙中暗能量和暗物質(zhì)的密度剛好差不多。暗能量的密度大約是暗物質(zhì)的3倍，但兩者完全可以相差1000倍甚至100萬(wàn)倍的。如果暗物質(zhì)通過(guò)某種方式導(dǎo)致了暗能量的出現(xiàn)，這樣的巧合就可以理解了。

與暗能量的關(guān)聯(lián)或許會(huì)讓暗物質(zhì)粒子彼此之間通過(guò)一些普通粒子無(wú)法做到的方式發(fā)生互動(dòng)。最近提出的一些模型允許，有時(shí)候甚至要求，暗能量對(duì)暗物質(zhì)施加一種不同于它們施加在普通物質(zhì)上的作用力。在這種作用力的影響下，暗物質(zhì)會(huì)傾向于跟任何已經(jīng)與它交織在一起的普通物質(zhì)拉開(kāi)距離。2006年，美國(guó)加州理工學(xué)院的馬克·卡米翁科沃斯基（Marc Kamionkowski）和當(dāng)時(shí)任職于加拿大多倫多理論天體物理研究所的邁克爾·凱斯登（Michael Kesden）提議，在已經(jīng)被較大的近鄰星系扯得四分五裂的矮星系里尋找這種效應(yīng)。以正在被銀河系肢解的人馬座矮星系（Sagittarius dwarf galaxy）為例，天文學(xué)家認(rèn)為它的暗物質(zhì)和普通物質(zhì)已經(jīng)涌入銀河系?？孜炭莆炙够蛣P斯登計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，如果施加在暗物質(zhì)和普通物質(zhì)上的作用力相差超過(guò)4%，那么無(wú)論誰(shuí)強(qiáng)誰(shuí)弱，這兩種成分都會(huì)逐漸疏遠(yuǎn)到一種能夠被觀測(cè)到的程度。然而，到現(xiàn)在為止，觀測(cè)數(shù)據(jù)沒(méi)有顯示出任何疏遠(yuǎn)的跡象。

另一個(gè)想法是，暗物質(zhì)和暗能量之間的關(guān)聯(lián)會(huì)改變宇宙中物質(zhì)結(jié)構(gòu)的成長(zhǎng)，這取決于包括暗物質(zhì)和暗能量在內(nèi)的宇宙組分，而且相當(dāng)靈敏。包括本文作者之一特羅登及其同事——雷切爾·比恩（Rachel Bean）、埃亞納·弗拉納根（Eanna Flanagan）和美國(guó)康奈爾大學(xué)伊斯特萬(wàn)·拉斯洛（Istvan Laszlo）在內(nèi)的一些研究者，最近已經(jīng)利用這種強(qiáng)有力的限制條件，排除了一大類(lèi)理論模型。

盡管這些觀測(cè)結(jié)果“毫無(wú)結(jié)果”，但理論上存在一個(gè)復(fù)雜暗宇宙的情形現(xiàn)在已經(jīng)深入人心，以至于許多科學(xué)家認(rèn)為，如果真的證明暗物質(zhì)不過(guò)是一團(tuán)團(tuán)毫無(wú)差別的WIMP粒子，反倒會(huì)令人大跌眼鏡。畢竟，可見(jiàn)物質(zhì)由一大堆各種各樣的粒子構(gòu)成，發(fā)生著由更深層次優(yōu)美對(duì)稱(chēng)原理決定的多種相互作用，沒(méi)有跡象表明，暗物質(zhì)和暗能量會(huì)有任何不同。我們或許不會(huì)遇到暗恒星、暗行星或者暗人類(lèi)，但就像我們很難想象沒(méi)有了海王星、冥王星（Pluto）和一大堆更偏遠(yuǎn)天體的太陽(yáng)系會(huì)是一個(gè)完整的太陽(yáng)系一樣，或許有朝一日，我們也將很難想象沒(méi)有一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜而且令人著迷的暗世界的宇宙會(huì)是一個(gè)完整的宇宙。

撰文：馮孝仁（Jonathan Feng）、馬克·特羅登（Mark Trodden）?

翻譯：虞駿