正文

第1章 宇宙是由什么構成的?(15)

愛因斯坦的望遠鏡 作者:(美)艾弗琳·蓋茨


同理,在CMB提供的早期宇宙波紋快照中,也存在著大量關于宇宙流體的信息。根據(jù)最近的測量,宇宙中僅有5%的物質和能量是常規(guī)物質。除此之外,這些測量明確地指出宇宙中23%的組分是一些全新的物質組成(我們僅了解其引力行為與常規(guī)物質相似),而剩余的72%甚至根本不是任何物質。

在討論這個明顯詭異的72%之前,讓我們先回顧一下這23%新型物質的情況。所有證據(jù)的組合是壓倒性的——我們知道它們在那里,是由于其引力對可見天文學物體的影響。為了解釋恒星在星系內的運動,我們必須認定星系中存在大量的隱性物質,并靠它們的引力保持恒星在軌道上的運動。星系本身以一定的速度繞彼此旋轉,而這個速度所要求的引力,也遠遠超過星系中可見恒星和塵土的質量總和。而且其他兩個關鍵證據(jù)——早期宇宙中輕元素豐度測量和CMB觀測——都指出這種額外的質量一定是某種至今未知的物質,是一種看不見(確切地說,不能通過望遠鏡直接看見)的物質——暗物質。

長久以來,粒子物理學家們一直懷疑未發(fā)現(xiàn)的微觀世界要比已發(fā)現(xiàn)的更加豐富。盡管我們理解粒子和它們的相互作用,我們卻并不知道究竟是什么基本物理機制決定了每個粒子的質量。為什么每個粒子都存在兩個除了質量以外其他方面完全相同的對應拷貝,例如電子和質量更大的對應粒子( 介子和 粒子)?為什么20世紀的兩項偉大革命——廣義相對論(解釋宇宙的大尺度行為)和量子物理(描述亞原子世界的小尺度相互作用)——存在著本質矛盾,從而無法合并成為一個統(tǒng)一的量子引力理論?14我們有理由懷疑當前的粒子世界模型,實際上是嵌套在一個更普適的模型中,一個包含至少其中某些問題答案的模型。

這些更普適的模型也大多認為,隱形的暗物質正是某種具有合適屬性的新型粒子。因此,盡管我們仍然不知道什么是暗物質,但至少可以認為它是某種物質(具有質量),有正常的引力相互作用,而且通過擴展常規(guī)物質的模型,我們可以選出一些貌似不錯的候選者。

相比之下,剩余72%的宇宙成分則更加費解。


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