暗物质与暗能量的本质

把天文学家能看见的一切都加起来——每一颗恒星、每一颗行星、每一团气体云、每一个发光的星系——你也只数清了宇宙构成的大约百分之五。其余的百分之九十五，在我们这份已知粒子的清单上根本找不到。其中大约四分之一是暗物质，一种看不见的物质，靠它的引力把星系拢在一起；剩下的约百分之七十是暗能量，一种平滑的“某种东西”，正把宇宙推得越胀越快。我们只是凭它的拉力和推力知道它们在那儿；我们并不知道这两样究竟是什么。

暗物质和暗能量是两个非常不同的谜，只是恰好共用了“暗”这个字，意思都是“我们看不见它”。暗物质在一个关键方面表现得像普通物质——它会在引力下成团——但它不发光，似乎既不感受电磁力、也不感受强相互作用，因此它从每一台为捕捉已知粒子而造的探测器旁边溜了过去。它的存在是从这些线索推断出来的：恒星在星系边缘绕转得有多快、星系团如何弯折背景星光、以及宇宙微波背景上那精细的花纹。暗能量更加古怪：它根本不成团，均匀地填满空间，而且它不是把东西拉到一起，而是把它们推开，这正是遥远星系越退越快的原因。

对粒子物理而言，这是标准模型不完整的最直接证据：它里面根本没有一种粒子能充当暗物质，也没有一种场会自然地表现得像暗能量。暗物质的主流猜测是某种新粒子——弱相互作用重粒子、轴子，或者来自某个隐藏部门的粒子——实验通过这些方式去搜寻它们：在地下深处等待一次罕见的撞击、在天空中寻找它们湮灭时微弱的余晖、或者在对撞机里试着把它们造出来。暗能量则更加不为人知，常常被简单地描述成一个宇宙学常数，即空无一物的空间所固有的一份能量，而它实测出的那个微小数值本身就是一个深刻的谜。