俄國科學家近日在PRL發文，認為暗物質不僅僅是單個粒子，而可能是一個完整的粒子族，可能構成完整的生態系統，即存在暗物質組成的暗生命。
撰文 | Jamie Seidel
編譯 | 甘立
審校 | 楊心舟
有一種神秘的暗黑力量存在于我們的宇宙中。我們幾乎可以肯定這種力量的存在，但我們卻看不到它，也不知道它的本質究竟是什么。這種力量控制著宇宙的命運，也許整個太陽系都是由這種力量構成。最近，有人提出它或許有屬于自己的冷星（cold stars），上面居住著暗物質生命（shadow life）。
《星球大戰》西斯黑暗尊主達斯·維德（Darth Vader），一位受“黑暗面”（dark side）影響的絕地武士。事實證明，我們的宇宙可能也有“黑暗面”。圖片來源：《星球大戰》
暗物質
幾十年來，物理學家都與這種暗物質（dark matter）和暗能量（dark energy）糾纏在一起。
一旦遭遇暗物質，目前人類已知的絕大多數物理定律會瞬間失效。 我們熟知萬有引力，但僅僅了解萬有引力和現有的宇宙是遠不能解釋暗物質存在原因的。
事實證明這種物質難以捉摸。之所以叫它“暗物質”，是因為我們根本不了解它。根據ΛCDM模型，由普朗克衛星探測的數據得到：整個宇宙的構成中，常規物質占4.9%，而暗物質則占26.8%，還有68.3%是暗能量。暗物質的存在可以解決大爆炸理論中的不自洽性，對結構形成也非常關鍵。
目前，世界上最復雜、最昂貴的實驗，也只不過是讓那些神秘的暗物質變得更加迷人。即使是大型強子對撞機也還沒有找到任何可能解釋暗物質粒子的證據。
另外，暗物質還需要一定的數學邊界條件加以約束。除此以外我們便一無所知了。暗物質目前還處于推測的階段。
近日，一個俄羅斯物理學家團體在最新一期的科學期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發文，對這一錯綜復雜的領域提出了新見解。
暗物質恒星并非黑洞，但會異常寒冷并與眾不同。它可能屬于另一個宇宙。圖片來源：Interstellar / Paramount
絕對零度
基于人類目前的認知，通常認為暗物質可能聚集在一起。這種觀點很有意義。暗物質和我們常規的物質不同，似乎也不與常規物質發生相互作用。它是一片和我們的世界交織在一起的暗黑宇宙。
但是，埋藏在星系周圍氣體和塵埃陰影中的可能是寒冷、不可見的玻色子星。這是一種假想天體，僅由具有質量的玻色子（如負責傳遞弱核力的基本粒子W和Z玻色子）構成。
俄羅斯科學院核研究所物理學家Dmitry Levkov表示：“在這項研究中，我們模擬了光的量子氣體運動和暗物質粒子的引力相互作用。” 其旨在了解暗物質玻色-愛因斯坦凝聚態（Bose-Einstein condensate）的形成機制。玻色–愛因斯坦凝聚是玻色子原子在冷卻到接近絕對零度所呈現出的一種氣態的、超流性的物質狀態。
研究人員的思路是：當溫度剛好高于絕對零度時，量子態粒子會失去混合與擺動的能量，生成均勻的暗物質“泥漿”。單個量子粒子變得均勻。由這些黑暗粒子組成的云會被引力聚集在一起，凝聚成為超流體。
研究人員從粒子間引力相互作用的穩定狀態開始進行最大限度混合，這與玻色-愛因斯坦凝聚正好相反。
Levkov解釋道：“經過很長一段時間，實際穿過模擬體積所需的時間是真實粒子通過時間的十萬倍，粒子會自發凝結，在引力作用下即刻形成一顆球形液滴，這就是一顆玻色子星的產生機制。”
Levkov博士和他的同事認為，玻色-愛因斯坦凝聚體可能在矮星系的暈圈中心形成，其形成的時間跨度比宇宙的壽命短。如果這個觀點正確，玻色子星目前可能存在?！跋乱徊斤@然是預測宇宙中玻色子星的數量，并在具有輕暗質量的模型中計算它們的質量?！盠evkov說。
我們知道暗物質一定在某個地方。人們已經詳細描繪了原因不明的引力異常區域。我們知道暗物質傾向聚集在星系周圍。所以這顯然是搜索的起始點。
研究人員稱，玻色子星可能是射電天文學家探測到的神秘快速射電暴（FRB）的幕后真兇。目前這些信號沒有發現已知來源。但在暗星理論下，暗物質可以與電磁場發生極弱的相互作用進而衰變成輻射光子，形成高速射電暴。
科學家表示，這是一種非常弱的效應。但在玻色子星內部，衰變可能會像在激光中一樣被共振放大，并可能導致巨大的無線電爆發。
美國科幻電視劇《巴比倫五號》（Babylon 5）的黑暗主角影族（Shadows）是與我們當今宇宙有點不同步的外星生物。圖片來源：《巴比倫五號》
暗生命
在眾多關于暗物質本質的假設中，有一種假設認為，暗物質可能是一個完整的粒子家族，而并非單獨一種粒子。每一種暗粒子最終都會在一個完整的暗生態系統中扮演一個角色。一個暗物質宇宙擁有自己神秘的化學物質，它們與我們宇宙中的化學物質一樣具有多樣性。
理論物理學家Lisa Randall寫道：“假如所有暗物質只由一種粒子組成，那會很奇怪。一個沒有偏見的科學家不應該認為暗物質不像常規物質那么有趣，也不應該認為暗物質缺乏與我們現有事物相似的多樣性。”
這種極端觀點，正是Randall反對的。Randall表示：“一種不可見的文明可能與你近在咫尺?！辈⑶?，如果暗物質恒星可以形成，也許暗物質行星也可以。暗物質生命順理成章也會出現。她寫道，但也不要對這種潛在的暗生命太過興奮。
暗物質恒星對人類已知的物理學來說太過陌生，我們幾乎不會研究它。圖片來源：Disney /The Black Hole
