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)被稱為暗物質(zhì)（dark matter）和暗能量（dark energy）,。根據(jù)我們看到的那幾類異?，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,。

（點(diǎn)擊查看大圖）

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,。新的作用力類似于電磁力（electromagnetism），新的粒子則類似于光子（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（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,，有一大類被統(tǒng)稱為弱相互作用大質(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,，這會(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)稱的暗物質(zhì)暈變成球形。這種均勻化過(guò)程在被稱為“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,，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