我們搞錯(cuò)方向了？新理論指出，暗物質(zhì)或許來源于鏡像宇宙

在現(xiàn)代物理學(xué)所有未解謎題中，暗物質(zhì)是最讓人抓狂的那個(gè)。

它占了整個(gè)宇宙質(zhì)量的80%，卻始終不肯留下任何可供測(cè)量的痕跡。幾十年來，無數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備日以繼夜地搜索它的蹤跡，從粒子對(duì)撞機(jī)到地下探測(cè)器，幾乎全軍覆沒。

我們只能確認(rèn)暗物質(zhì)確實(shí)存在，但它究竟是什么，沒有人知道。

最近，加州大學(xué)圣克魯茲分校的理論物理學(xué)家Stefano Profumo給出了兩個(gè)新思路。這兩個(gè)方案都一腳踢開了那些陳舊又屢戰(zhàn)屢敗的暗物質(zhì)模型，比如超對(duì)稱粒子、WIMPs（弱相互作用大質(zhì)量粒子）這類已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)證明“不太可能”的老派候選人。

他干脆換了個(gè)方向：既然你找不到它，不如接受一個(gè)現(xiàn)實(shí)——它根本就不是我們熟悉的物理體系的一部分。

鏡像世界里的“暗QCD”

第一個(gè)理論，聽上去像科幻小說，但基礎(chǔ)卻非常嚴(yán)謹(jǐn)：暗物質(zhì)可能來自一個(gè)完全獨(dú)立的“鏡像宇宙”。

這個(gè)“鏡像宇宙”不是你在電影上看到的那種平行世界，它不會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)你穿著反色衣服來追殺你。

它更像是一個(gè)完全封閉的“物理隔間”，擁有和我們世界類似的物理法則，比如強(qiáng)核力，但所有的粒子、力場(chǎng)、相互作用都局限于它自己那邊，我們這邊根本探測(cè)不到。

Profumo基于類QCD（量子色動(dòng)力學(xué)）的邏輯構(gòu)建了一個(gè)“暗QCD”理論。在這套理論中，鏡像世界里有暗夸克、暗膠子，它們結(jié)合成類似于我們世界中的“重子”的復(fù)合物，稱為“暗重子”。

這些暗重子可以在宇宙早期極高密度下坍縮，形成穩(wěn)定、致密的黑洞狀物體。這些黑洞質(zhì)量大約是普朗克質(zhì)量的幾倍，非常小，卻能穩(wěn)定存在至今。

關(guān)鍵在于，它們只與我們通過引力相互作用，別說電磁力了，連弱相互作用都不搭理。換句話說，這些“暗重子黑洞”對(duì)我們的探測(cè)器徹底隱形，卻可能就是支撐宇宙結(jié)構(gòu)的“暗網(wǎng)”。

更有意思的是，這種設(shè)想不依賴任何新物理，它只是把我們已知的QCD機(jī)制在另一個(gè)完全孤立的空間復(fù)制了一份。模型自洽，邏輯封閉，沒有魔法，沒有破格跳躍。你可以看作是我們物理世界的“鏡像版本”，只不過這面鏡子，我們永遠(yuǎn)照不到。

從宇宙的邊緣蒸發(fā)出來的暗物質(zhì)

如果說第一個(gè)設(shè)想還保留了“粒子”這個(gè)概念，那么第二個(gè)方案就更加離經(jīng)叛道了。Profumo在2025年5月發(fā)表的另一篇論文中指出，暗物質(zhì)也許壓根不是通過什么相互作用產(chǎn)生的，而是“膨脹宇宙”自己蒸發(fā)出來的副產(chǎn)品。

這聽起來像玄學(xué)，其實(shí)是建立在嚴(yán)肅物理框架——量子場(chǎng)論和彎曲時(shí)空背景下的計(jì)算之上。

背景是這樣的：宇宙在誕生之初經(jīng)歷了一段極其劇烈的暴脹過程，幾乎以指數(shù)速度擴(kuò)張。Profumo假設(shè)，在暴脹結(jié)束之后，如果宇宙出現(xiàn)了一個(gè)稍微“次一級(jí)”的加速膨脹階段，那么這個(gè)過程本身就足以像黑洞視界那樣，在“宇宙視界”上引發(fā)量子漲落，產(chǎn)生粒子。

這種機(jī)制不需要暗物質(zhì)和任何已知粒子發(fā)生作用，只需要它夠穩(wěn)定、產(chǎn)生得夠多。剩下的交給引力，它就能在宏觀尺度上表現(xiàn)出暗物質(zhì)的效應(yīng)。

與其說這是“粒子”，不如說它是宇宙自身動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生的“量子殘留物”，從時(shí)間和空間的劇烈變化中自然誕生。就像黑洞能“蒸發(fā)”出霍金輻射一樣，宇宙的視界也可以產(chǎn)生出足以影響宇宙結(jié)構(gòu)的粒子。

這個(gè)設(shè)想最值得稱道的地方在于，它完全擺脫了對(duì)“具體暗物質(zhì)粒子”的執(zhí)念。它不關(guān)心暗物質(zhì)有沒有電荷、自旋、相互作用截面，它只要求它存在、穩(wěn)定、產(chǎn)生得足夠多，其他一律不重要。

為什么這兩種理論值得我們重新思考？

因?yàn)檫^去30年里我們押注的方向，正在逐步被數(shù)據(jù)“打臉”。

大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）沒能發(fā)現(xiàn)任何超對(duì)稱粒子的蹤跡。各種地下暗物質(zhì)探測(cè)器也屢屢報(bào)告“零結(jié)果”。傳統(tǒng)的“粒子暗物質(zhì)模型”越來越像一個(gè)燒了幾百億預(yù)算卻毫無產(chǎn)出的大賭場(chǎng)。

Profumo這兩種理論不是在“逃避現(xiàn)實(shí)”，而是在接受現(xiàn)實(shí)。它們代表了一種新的研究范式：與其窮追猛打地尋找某個(gè)具體的“暗物質(zhì)粒子”，不如退后一步，從宇宙早期物理和量子引力的角度重構(gòu)整個(gè)問題。

他的設(shè)想沒有借助新物理，卻指出了兩條完全不同的路徑，一是存在于另一個(gè)完全封閉的暗物質(zhì)世界，二是由宇宙自身的膨脹機(jī)制“蒸發(fā)”出來。這兩種方式，邏輯上自洽、理論上嚴(yán)謹(jǐn)，而且可以通過未來的宇宙學(xué)觀測(cè)間接驗(yàn)證。

一個(gè)不太樂觀但必須接受的結(jié)論

暗物質(zhì)，可能并不“想”被我們發(fā)現(xiàn)。不是它太神秘，而是我們的方法太局限。我們一直用看得見、摸得著、能對(duì)撞的方式去尋找一個(gè)可能完全脫離我們物理框架的存在。我們以為只要加大能量、提高靈敏度，總能抓到蛛絲馬跡。但也許從一開始，我們就根本不在它的頻道上。

所以現(xiàn)在，不是“再做一個(gè)更靈敏的探測(cè)器”這種老路的問題，而是你是否有勇氣承認(rèn)——暗物質(zhì)也許不是粒子，也不是某個(gè)你沒發(fā)現(xiàn)的場(chǎng)，而是來自一個(gè)你根本無法插手的機(jī)制。

它可能是一種“次宇宙邏輯”，存在于我們理解力邊緣之外。

而我們?cè)撟龅模皇菑?qiáng)行把它拉進(jìn)我們這套物理世界觀，而是試著去拓展我們的世界觀本身。

歡迎來到暗物質(zhì)研究的后粒子時(shí)代。

（參考論文：Stefano Profumo, Dark baryon black holes,Physical Review D(2025). DOI: 10.1103/PhysRevD.111.095010）