北京時(shí)間 8 月 14 日消息，據國外媒體報道，據科學(xué)家估計，常規物質(zhì)只占宇宙總能量的二十分之一，暗物質(zhì)約占六分之一，剩下部分由暗能量構成。從能量來(lái)計算的話(huà)，你可能認為常規物質(zhì)在很大程度上是無(wú)關(guān)緊要的，但對大多數人來(lái)說(shuō)，常規物質(zhì)才是真正重要的宇宙組成部分。除了宇宙學(xué)家，幾乎所有人都將注意力集中在常規物質(zhì)上，對暗物質(zhì)和暗能量毫不在意。

　　我們當然更關(guān)心常規物質(zhì)，因為我們本身就是由常規物質(zhì)組成的——就像我們所生活的有形世界一樣。我們關(guān)注常規物質(zhì)的另一個(gè)原因是其豐富的互動(dòng)性。通過(guò)電磁力、弱核力和強核力等相互作用，常規物質(zhì)可以使世界的可見(jiàn)物質(zhì)形成復雜、密集的系統。不僅僅是恒星，還有巖石、海洋、植物和動(dòng)物的存在都要歸功于常規物質(zhì)的非引力相互作用。就像啤酒中的少量酒精對狂歡者的影響要遠遠大于對其他成分的影響一樣，常規物質(zhì)雖然只占能量密度的一小部分，但它對自身和周?chē)h(huán)境的影響要比暗物質(zhì)和暗能量明顯得多。

　　我們熟悉的可見(jiàn)物質(zhì)大約占常規物質(zhì)的 15%。在商業(yè)和政治領(lǐng)域，前1% 的人相互影響，主導著(zhù)決策和政策，而剩下的 99% 的人口提供的基礎設施和支持——包括維護建筑物、維持城市運轉以及為人們的餐桌提供食物——則沒(méi)有得到廣泛認可。同樣，常規物質(zhì)支配著(zhù)我們目之所及的幾乎所有東西，而暗物質(zhì)，盡管以其無(wú)處不在的豐富性，幫助創(chuàng )造了星團和星系，促進(jìn)了恒星的形成，但對我們今天周?chē)h(huán)境的直接影響十分有限。

　　我們周?chē)囊磺兴坪醵加沙Ｒ幬镔|(zhì)負責。它讓我們身體得以運動(dòng)，為我們的經(jīng)濟提供能源;你正在閱讀這篇文章的電腦屏幕，以及你能想到的任何事物，也都由常規物質(zhì)組成。如果某種事物具有可測量的相互作用，那么它就值得關(guān)注，因為它對周?chē)娜魏问挛锒紩?huì )產(chǎn)生更直接的影響。

　　通常情況下，暗物質(zhì)缺乏這種有趣的影響和結構。一般的假設認為，暗物質(zhì)是把星系和星系團凝聚在一起的“粘合劑”，但只存在于它們周?chē)臒o(wú)定形云中。但是，如果這個(gè)假設不成立，而只是因為偏見(jiàn)和無(wú)知使我們受到誤導的話(huà)，情況又會(huì )怎樣呢?

　　粒子物理學(xué)的標準模型包括 6 種夸克，3 種帶電輕子(包括電子)，3 種中微子，所有負責力的粒子，以及新發(fā)現的希格斯玻色子。如果暗物質(zhì)的世界也相當豐富呢?在這種情況下，即使大多數暗物質(zhì)的相互作用可有可無(wú)，但是小部分暗物質(zhì)可能會(huì )出現類(lèi)似于常規物質(zhì)的相互作用。標準模型中豐富的粒子和力組成了復雜的結構，也導致了許多有趣的現象。如果暗物質(zhì)中含有發(fā)生相互作用的成分，那這一部分可能也會(huì )產(chǎn)生影響。

　　如果我們是由暗物質(zhì)構成的生物，我們就會(huì )錯誤地認為常規物質(zhì)領(lǐng)域的粒子都是同一類(lèi)型的?；蛟S由常規物質(zhì)構成的我們也在犯類(lèi)似的錯誤。描述我們所知物質(zhì)最基本組成部分的粒子物理學(xué)標準模型十分復雜，考慮到這一點(diǎn)，再假設所有暗物質(zhì)只由一種粒子組成似乎就顯得十分奇怪。為什么不假設一些暗物質(zhì)有自己的相互作用呢?

　　在這種情況下，就像常規物質(zhì)由不同類(lèi)型的粒子組成，而這些基本粒子通過(guò)不同的電荷組合相互作用一樣，暗物質(zhì)也會(huì )有不同的基本粒子，而且這些不同的新粒子類(lèi)型中至少有一種會(huì )經(jīng)歷非引力相互作用。標準模型中的中微子在強核力或電磁力作用下不會(huì )發(fā)生相互作用，而夸克的 6 種類(lèi)型卻與之相反。

　　以類(lèi)似的方式，也許有一種暗物質(zhì)粒子在引力之外的相互作用非常微弱，或者不發(fā)生相互作用，但有一小部分——也許是5%——還是會(huì )發(fā)生非引力相互作用。根據我們在常規物質(zhì)世界中所看到的情況，這樣的情況可能比通常假設的相互作用非常微弱，或沒(méi)有相互作用的單個(gè)暗物質(zhì)粒子更有可能出現。

　　常規物質(zhì)的許多組成部分具有不同的相互作用，并以不同的方式對世界作出貢獻。暗物質(zhì)也可能有不同的粒子，它們具有不同的行為，并且可能以可測量的方式影響宇宙的結構。

　　令人驚訝的是，幾乎沒(méi)有人考慮過(guò)，假設只有常規物質(zhì)表現出粒子類(lèi)型和相互作用的多樣性是多么荒謬和狂妄。少數物理學(xué)家試圖分析不同的模型，比如“鏡像暗物質(zhì)”，描述了模擬一切常規物質(zhì)的暗物質(zhì)。但這樣的例子過(guò)于特殊，難以理解，其含義很難與我們所知道的一切相協(xié)調。

　　還有少數物理學(xué)家研究了暗物質(zhì)相互作用的更一般的模型，但他們假設所有的暗物質(zhì)都是相同的，因此經(jīng)歷了相同的作用。沒(méi)有人考慮過(guò)一種非常簡(jiǎn)單的可能性，即雖然大多數暗物質(zhì)不會(huì )相互作用，但小部分暗物質(zhì)可能會(huì )相互作用。

　　一個(gè)顯而易見(jiàn)的可能原因是，大多數人會(huì )認為，如果經(jīng)歷相互作用的特殊成分只占暗物質(zhì)存量的一小部分，那么這種新的暗物質(zhì)類(lèi)型就可能與大多數可測量的現象無(wú)關(guān)。我們甚至還沒(méi)有觀(guān)察到暗物質(zhì)的主要成分，此時(shí)關(guān)注其更小的部分似乎為時(shí)過(guò)早。

　　但是，如果你還記得常規物質(zhì)所攜帶能量只相當于暗物質(zhì)能量的 20% 時(shí)，你就會(huì )發(fā)現這個(gè)邏輯有什么缺陷。經(jīng)歷更強的非引力相互作用的物質(zhì)可能比大量弱相互作用的物質(zhì)更有趣，更有影響力。

　　我們已經(jīng)知道這對于常規物質(zhì)來(lái)說(shuō)是成立的。常規物質(zhì)在宇宙組成中占比很低，但影響卻很大。在一個(gè)致密的常規物質(zhì)盤(pán)中，恒星、行星、地球甚至生命都可以形成。帶電的暗物質(zhì)成分——雖然不一定有這么豐富——也可以坍縮成圓盤(pán)，就像銀河系中可見(jiàn)的圓盤(pán)一樣。它甚至可能分裂成類(lèi)似恒星的物體。在原理上，這種新的盤(pán)狀結構可以被觀(guān)察到，甚至可能比傳統觀(guān)點(diǎn)中占主要地位的低溫暗物質(zhì)成分更容易被觀(guān)測到。

　　一旦你開(kāi)始沿著(zhù)這些思路思考，可能性就會(huì )迅速增加。畢竟，電磁力只是標準模型粒子所經(jīng)歷的幾種非引力相互作用之一。除了將電子與原子核結合的力，常規物質(zhì)世界的標準模型粒子還通過(guò)弱核力和強核力發(fā)生相互作用。在常規物質(zhì)的世界里可能還存在更多的力，但它們在可達到的能量下必須極其微弱，因為到目前為止，還沒(méi)有人觀(guān)察到它們的任何跡象。不過(guò)，即使只存在三種非引力相互作用，也暗示著(zhù)相互作用的暗物質(zhì)可能也會(huì )經(jīng)歷非引力相互作用，而不僅僅是暗電磁力。

　　也許除了電磁力外，核力也能作用于暗粒子。在這種可能性更加豐富的場(chǎng)景中，經(jīng)過(guò)核燃燒形成的暗恒星可以創(chuàng )造出比目前描述的暗物質(zhì)更類(lèi)似于常規物質(zhì)的結構。在這種情況下，暗圓盤(pán)中可能存在許多暗恒星，其周?chē)嬖谥?zhù)由暗原子組成的暗行星。因此，這些暗物質(zhì)可能具有與常規物質(zhì)相同的復雜性。

　　部分相互作用的暗物質(zhì)顯然為推測提供了肥沃的土壤，并鼓勵我們去思考原本可能無(wú)法想象的可能性。對作家和電影觀(guān)眾而言，暗物質(zhì)領(lǐng)域中這種額外的力量及其引發(fā)的結果是非常誘人的。它們甚至可能暗示著(zhù)，宇宙中可能有與我們共存的暗物質(zhì)生命。

　　然而，情況并不一定很有趣。電影攝影師很難拍攝這種暗物質(zhì)生命，當然，我們和它們都看不見(jiàn)彼此。即使暗物質(zhì)生命存在(或者曾經(jīng)存在)，我們也不知道。你不知道暗物質(zhì)生命有多可愛(ài)——幾乎肯定永遠也不會(huì )知道。

　　盡管推測暗物質(zhì)生命存在的可能性很有趣，但找到一種觀(guān)察它們，甚至更間接地探測它們的方法卻困難得多。人類(lèi)對系外行星的搜尋工作正在努力進(jìn)行中，要找到和我們由同樣的物質(zhì)組成的生命已經(jīng)足夠具有挑戰性了，而如果暗物質(zhì)生命存在的話(huà)，其證據將比遙遠宇宙中常規物質(zhì)生命的證據更加難以捉摸。

　　直到不久前，我們才終于探測到了來(lái)自巨大黑洞的引力波。我們幾乎沒(méi)有機會(huì )探測到暗物質(zhì)生命的引力效應——無(wú)論它們離我們有多近。

　　理想情況下，我們希望以某種方式與這一新領(lǐng)域溝通，或者讓它們以某種獨特的方式與我們通信。但如果這種新生命沒(méi)有經(jīng)歷我們所經(jīng)歷的同樣的力，那通信就無(wú)法進(jìn)行。即使我們經(jīng)歷同樣的引力，一個(gè)小物體或生命形式所施加的引力也幾乎肯定會(huì )微弱到無(wú)法探測。只有非常大的暗物質(zhì)物體，比如橫跨銀河系平面的圓盤(pán)，才會(huì )產(chǎn)生可見(jiàn)的后果。

　　暗物質(zhì)天體或暗物質(zhì)生命可能離我們很近，但如果暗物質(zhì)的凈質(zhì)量不是很大，我們就無(wú)從得知它們的存在。即使使用最先進(jìn)的技術(shù)，或者我們目前能想象的任何技術(shù)，也只有一些非常特殊的可能性是可驗證的。暗物質(zhì)生命聽(tīng)上去雖然令人興奮，但并不一定會(huì )產(chǎn)生我們會(huì )注意到的任何可見(jiàn)后果，這使得它成為一種誘人的可能性，但不會(huì )受到觀(guān)察的影響。公平地說(shuō)，暗物質(zhì)生命的存在是一項艱巨的任務(wù)?？苹眯≌f(shuō)作家們對此進(jìn)行創(chuàng )作可能沒(méi)有問(wèn)題，但對宇宙而言，要創(chuàng )造出暗物質(zhì)生命還需要克服很多障礙。在所有可能的化學(xué)反應中，有多少能維持生命尚不清楚，甚至在那些能維持生命的化學(xué)反應中，我們也不知道究竟在哪些環(huán)境中才能進(jìn)行。

　　盡管如此，暗物質(zhì)生命在原理上還是存在的，甚至可能就在我們的眼皮底下。但如果沒(méi)有與我們世界的常規物質(zhì)更強的互動(dòng)，它們的種種狀態(tài)我們可能永遠都不會(huì )知道。但有趣的是，如果暗物質(zhì)世界中存在相互作用——不管是否與生命有關(guān)——其對宇宙結構的影響最終可能會(huì )被我們測量到，然后我們才能了解到更多關(guān)于暗物質(zhì)世界的信息。
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