宇宙中是否存在基于暗物质的生命？
2024-11-19 阅读 74
更新于 2024年11月21日
人类对宇宙的认知，其实还处于非常初级的阶段，正因为如此，科学家们提出了很多假设来描述宇宙，其中不乏一些令人觉得匪夷所思的理论。
比如说哈佛大学的理论物理学家丽莎.蓝道尔（Lisa Randall）提出的“暗宇宙”理论，就认为宇宙中存在另一个暗宇宙，并且这个暗宇宙中还可能存在着“暗生命”，她在发表在《鹦鹉螺》（Nautilus）杂志上的文章中指出：你不会知道“暗生命”有多可爱，因为你基本上永远见不到它们。下面我们来看看这具体是怎么回事。
在我们太阳系中，各大行星围绕太阳公转时有一个明显的规律，那就是距离太阳越远的行星，其公转速度就越慢，其实这种现象可以利用牛顿经典力学来解释。
简单来讲就是，行星围绕太阳公转时会产生“离心力”，其方向与太阳引力相反，当“离心力”与行星受到的太阳引力相等时，行星才会沿着一个稳定的轨道围绕着太阳公转（注：“离心力”是一种虚拟力，其本质是物体惯性的表现）。
由于“离心力”的大小与行星公转速度是正比例关系，而引力的大小则与距离的平方是反比例关系，因此行星的公转速度必须是一个特定的值，并且距离太阳较远的行星，其公转速度必须比距离太阳较近的行星慢，否则的话，行星就会因为“离心力”大于（或小于）太阳引力而脱离当前的轨道，直至远离太阳而去（或坠入太阳）。
在星系的尺度上，恒星的运行也应该如此，然而科学家却发现，宇宙中的很多星系并没有遵循这样的规律，观测数据显示，很多星系的旋转速度都比理论值高出很多，特别是运行在星系外缘的恒星，其速度更是远远地超出了理论值的上限，以星系的质量所产生的引力，根本无法束缚住它们。
为什么会这样呢？科学家推测，应该是有一种我们无法直接探测到的物质为星系提供了额外的引力，并将其称为“暗物质”，在后续的研究中，科学家又在“引力透镜”、“宇宙微波背景”、“天空调查和重子声学振荡”等多个领域的研究工作中，发现了暗物质存在的间接证据。
时至今日，暗物质早已得到科学界的普遍认同，科学家甚至还根据已知的观测数据估算出，宇宙中暗物质的总质量是普通物质（即我们可以直接探测到的物质）的5倍多。
就目前的情况来看，我们只知道暗物质会参与引力相互作用，基本不参与强相互作用和电磁相互作用，可能会参与弱相互作用，通俗点讲就是，除了宏观层面的引力效应之外，暗物质基本上不会与普通物质发生反应，即使暗物质就在我们身边，我们也很可能感受不到。
然而对于“暗物质到底是什么样的物质”这个问题，我们可以说是一无所知。
丽莎.蓝道尔正是研究暗物质的众多科学家之一，在2013年的一项研究中，她和她的研究团队发现了，银河系中同样也存在着大量的暗物质，看上去就像银河系镶嵌在一个由暗物质构成的“暗星系”之中一样。
丽莎.蓝道尔随后提出观点称，如此多的暗物质，应该像普通物质一样由多种基本粒子构成，数年之后，她又在此基础上提出了一个大胆的假设，即：宇宙中存在另一个暗宇宙。
顾名思义，所谓的暗宇宙，就是指由暗物质构成的宇宙，由于宇宙中的暗物质比普通物质更多，因此一个合理的假设就是，构成暗物质的基本粒子的种类比普通物质还要丰富，尽管它们不会与普通物质发生反应，但它们之间，却可以通过暗宇宙中特有的相互作用构成各式各样的暗物质类型，进而形成多姿多彩的暗物质世界。
从现有的观测数据来看，暗物质在宇宙中的分布在整体上是均匀的，这就意味着，或许我们身边就有一个暗宇宙。
进一步想，如果暗宇宙也具备与已知宇宙相似的运行机制，那么在暗宇宙之中也会存在由暗物质构成的“暗行星”、“暗恒星”、“暗星系”，而在一些条件合适的“暗行星”上，还可能会形成具有复杂结构的高分子化合物，进而演化出由暗物质构成的“暗生命”。
丽莎.蓝道尔指出，任何一个没有偏见的科学家，都不会认为构成暗物质的只是一种基本粒子，从理论上来讲，暗宇宙很可能拥有与已知宇宙相似的物质多样性，因此“暗生命”是可以存在的，只不过因为暗物质不会与我们已知宇宙中的普通物质发生明显的互动，所以你不会知道“暗生命”有多可爱。
不得不说，这是一个非常有想象力的假设，在逻辑上也说得通，想象一下，假如我们身边真的有一个暗宇宙，并且其中还有“暗生命”，那么它们同样也无法直接探测到我们的存在，所以对于它们而言，我们也是“暗生命”。
暗物质的性质和特性暗物质是一种理论上存在于宇宙中的不可见物质，可能是宇宙物质的主要组成部分，但不属于已知的可见天体物质[[25](0惊艳！嫦娥五号奔月来取“土”，怎么做到的？](编号：[25]标题：暗物质的特性内容：暗物质是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质）。它具有以下特性：
参与引力相互作用，有质量，但单个粒子质量大小不确定。在宇宙年龄时间尺度上高度稳定。基本不参与电磁相互作用，不发光；也基本不参与强相互作用，否则会扰动原初核合成过程，改变轻元素丰度。通过计算机模拟得知，运动速度远低于光速，是冷暗物质。暗物质的最早证据来源于对矮椭球星系旋转速度的观测。现代天文学研究表明，宇宙可能由约68.3%的暗能量、4.9%的重子物质、26.8%暗物质组成，其密度小但数量庞大，总质量很大，人类可见物质只占宇宙总物质量的5%不到[25](0惊艳！嫦娥五号奔月来取“土”，怎么做到的？](编号：[25]标题：暗物质的特性内容：暗物质是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质）相关研究历程：20世纪30年代，荷兰科学家Jan Oort与美国加州理工学院的瑞士天文学家弗里兹·扎维奇等人最早提出证据并推断暗物质存在，弗里兹·扎维奇观测螺旋星系旋转速度时发现外侧旋转速度较牛顿重力预期快，推测存在大量拉住星系外侧的质能；他还发现大型星系团中的星系运动速度极快，除非星系团质量是根据其中恒星数量计算所得值的100倍以上，否则无法束缚这些星系；到了80年代，占宇宙能量密度大约20%的暗物质已被广为接受[[26](编号：[26]标题：暗物质(物理名词)内容：暗物质这是一个多义词，请在下列义项中选择浏览(共4个义项)展开 修改义项名编辑分类暗物质(DarkMatter)是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分）等。暗物质与生命存在的关系暗物质与生命可能存在关联，宇宙中物质事物相辅相成，因此不能说生命与暗物质毫无关联。一些观点认为当含有生命的实体死亡时，生命可能进入暗物质，生命也许是暗物质的组成部分，或者暗物质是生命源泉，有生命的实体可能只是生命旅途中的驿站[[30](2推迟退休的利弊到底如何权衡？](编号：[30]标题：《宇宙中的实体生命与暗物质之间关系猜想》内容：整个宇宙由实体与暗物质组成；实体占5%，暗物质占95%；在实体中凡是含有生命的部分实体，仅仅为整个实体的若干分之一；当含有生命的实体被宣布所谓的死亡时，生命实际上进入了暗物质；生命是暗物质的组成部分，或者说暗物质是生命之源泉，而有生命的实体不过是生命旅途中的驿站罢了）。还有科学家猜测宇宙中存在暗物质组成的天体，甚至存在暗生命，因为观测到若无某些看不到的物质作用，许多星系会散架，这些物质被认为可能存在暗物质天体形式以及相关生命形式[[9](列子与道家哲学思想关系研究](编号：[9]标题：暗物质内可能会有”生命“的存在吗?内容：一些科学家已经猜测宇宙中存在暗物质组成的天体，甚至存在暗生命了。当然，暗物质 之所以被称为暗物质，就是因为观测不到，所以，就算有暗物质组成的天体，我们也看不到。兹维基由此认为，在它们附近必然存在一些看不到的物质。不过，他认为这是银河系特有的区域性现象，把它们称为“缺失的质量”。过了40多年，天文学界勉强接受了这一思想。观测数据表明，若无这些看不到的物质的作用，许多星系都得散架）。
暗物质生命的可能存在形式对于暗物质生命可能存在的形式，由于对暗物质本身了解有限，目前主要基于想象和一些理论推测。
广义暗物质包含一小部分重子物质，如星际分子云、星际行星等，可能存在碳基生物，在这种定义下，如果从仙女星系观测银河系，地球也可看作广义暗物质一员，人类也可称为“暗物质生命”。狭义暗物质不参与电磁相互作用，由其组成的生命形式可能非常巨大、低密度且迟缓，不易被识别，也不易影响其他物质。从科幻角度推测，如果尺度足够大，暗物质世界中的生命个体可能比银河系还大[[1](2023年《财富》世界500强企业榜单解析](编号：[1]标题：暗物质中可能存在生命吗? 内容：有可能。广义的暗物质是现在用电磁波观测不到的东西，里面有一小部分是重子物质，例如非常稀薄的星际分子云、附近缺乏光源的星际行星，那里可以有碳基生物。用我们现有的这种观测力，从仙女星系对银河系进行观测的话，地球也是广义暗物质的一员，你就是所谓“暗物质生命”。狭义的暗物质是不参与电磁相互作用的东西，纯由这样的粒子组成的生命形式一般会非常巨大而低密度、迟缓，难以被识别，它们也不易影响其它物质）。探索暗物质生命的最新研究进展近年来，科学家们在探索暗物质方面取得了一些进展，但关于暗物质生命的直接研究成果仍然较少。中国科学家利用量子精密测量技术对暗物质进行探测研究取得重要进展，例如中科大科研团队巧妙利用两个相距60毫米的极化原子系综，在“轴子窗口”内探测轴子暗物质诱导的自旋相关相互作用，通过一系列创新给出了迄今为止最强的中子 - 中子耦合界限，将此前国际上的探测界限提升50倍以上，提升了寻找到‘暗粒子’的可能性，但这并没有直接涉及暗物质生命相关研究内容[4](中国科学家用量子搜寻暗物质获重要进展](编号：[4]标题：中国科学家用量子搜寻暗物质获重要进展内容：中国科学家用量子搜寻暗物质获重要进展字体:小中大 在我们的世界，日月星辉乃至自然万物等所有"看得见"的东西，仅占宇宙质量的5%，另外的95%是看不见的暗物质和暗能量。找到暗物质，将会带来物理学的革命性突破，让人类更好地理解宇宙。然而暗物质粒子不发光、不参与电磁相互作用，无法用任何光学或电磁观测设备直接"看"到。如何探测到"暗粒子"，是国际物理学研究的重大课题。轴子是可能构成暗物质的热门假想粒子之一。近期，利用量子精密测量技术对微弱能级的超灵敏测量，中科大科研团队巧妙利用两个相距60毫米的极化原子系综，在"轴子窗口"内探测轴子暗物质诱导的自旋相关相互作用。为此，科研人员精心设计磁屏蔽系统，成功把环境的经典磁场信号抑制减弱为一百亿分之一，还采用在引力波探测中广泛应用的最优滤波技术，以最大限度提高轴子信号的信噪比。利用量子精密测量技术探测轴子暗物质诱导的自旋相互作用图。(科研团队供图)通过一系列创新，科研团队在"轴子窗口"内给出了迄今为止最强的中子 - 同于探索暗物质的组成成分和性质，目的在于更好地了解暗物质，为进一步探索相关问题包括暗物质生命是否存在提供基础。另外一则发表在《天体物理学报》上的新研究揭示了暗物质的分布，其细节达到了3万光年的尺度，为暗物质性质的研究提供了更好的约束参考[[6](暗物质研究取得新进展](编号：[6]标题：暗物质研究取得新进展内容：暗物质研究取得新进展一则发表在《天体物理学报》上的新研究揭示了暗物质的分布，其细节之细前所未有，甚至达到了3万光年的尺度。观测到的分布波动为暗物质性质的研究提供了更好的约束参考）。
暗物质生命存在的证据和可能性分析证据：目前尚无暗物质生命存在的直接证据。暗物质本身存在的证据主要是通过其引力效应来推断的，如星系旋转曲线、速度离散、星系团研究（包括引力透镜效应）以及宇宙微波背景辐射等方面的观测结果都支持暗物质的存在，但这些都不能直接证明暗物质生命的存在。可能性分析：从可能性角度来看，在理论上暗物质生命存在具有一定的可能性。如果暗物质有内部结构且能成为生命的物质基础，那么可能存在暗物质世界的智慧生命，这种智慧生命可能是自发孕育出的，也可能是由普通物质转变而来。带电的暗物质成分可能坍缩成圆盘，分裂成类似恒星的物体，在其周围可能存在由暗原子组成的暗行星等结构，形成类似常规物质的复杂性。但同时也面临诸多障碍，如探测困难（人类难以探测到暗物质生命的引力效应），想象推测较多却难以验证，以及难以与它们进行通信等问题[13](创新型教育理念与方法探究](编号：[13]标题：暗物质能组成新生命?小部分暗物质可能会相互作用内容：在一个致密的常规物质盘中，恒星、行星、地球甚至生命都可以形成。带电的暗物质成分——虽然不一定有这么丰富——也可以坍缩成圆盘，就像银河系中可见的圆盘一样。它甚至可能分裂成类似恒星的物体。在原理上，这种新的盘状结构可以被观察到，甚至可能比传统观点中占主要地位的低温暗物质成分更容易被观测到。一旦你开始沿着这些思路思考，可能性就会迅速增加。毕竟，电磁力只是标准模型粒子所经历的几种非引力相互作用之一。除了将电子与原子核结合的力，常规物质世界的标准模型粒子还通过弱核力和强核考核作用。在常规物质的世界里可能还存在更多的力，但它们在可达到的能量下必须极其微弱，因为到目前为止，还没有人观察到它们的任何迹象。不过，即使只存在三种非引力相互作用，也暗示着相互作用的暗物质可能也会经历非引力相互作用，而不仅仅是暗电磁力。也许除了电磁力外，核力也能作用于暗粒子。在这种可能性更加丰富的场景中，经过核燃烧形成的暗恒星可以创造出比目前描述的暗物质更类似于常规物质的结构。在这种情况下，暗圆盘中可能存在许多暗恒星，其周围存在着暗行星。因此，这些暗物质可能具有与常规物质相同的复杂性。部分相互作用的暗物质显然为推测提供了肥沃的土壤，并鼓励我们去思考原本可能无法想象的可能性。对作家和电影观众而言，暗物质领域中这种额外的力量及其引起的结果是非常诱人的。它们甚至可能暗示着，宇宙中可能有与我们共存的暗物质生命。然而，情况并不一定很有趣。电影摄影师很难拍摄这种暗物质生命，当然，我们和它们都看不见彼此。即使暗物质生命存在(或者曾经存在)，我们也不知道。你不知道暗物质生命有多可爱——几乎肯定永远也不会知道。尽管推测暗物质生命存在的可能性很有趣，但找到一种观察它们，甚至更间接地探测它们的方法却困难得多。人类对系外行星的搜寻工作正在努力进行中，要找到和我们由同样的物质组成的生命已经足够具有挑战性了，而如果暗物质生命存在的话，其证据将比遥远宇宙中常规物质生命的证据更加难以捉摸。直到不久前，我们才终于探测到了来自巨大黑洞的引力波。我们几乎没有机会探测到暗物质生命的引力效应——无论它们离我们有多近。理想情况下，我们希望以某种方式与这一新领域沟通，或者让它们以某种独特的方式与我们通信。但如果这种新生命没有经历我们所经历的同样的力，那通信就无法进行。即使我们经历同样的引力，一个小物体或生命形式所施加的引力也几乎肯定会微弱到无法探测。只有非常大的暗物质物体，比如横跨银河系平面的圆盘，才会产生可见的后果。暗物质天体或暗物质生命可能离我们很近，但如果暗物质的显著的摩擦力和阻力。模拟表明，观察到的轨道衰减率与摩擦模型的预测相符。IT之家从报道中获悉，对于没有暗物质的双星系统，观测到的轨道衰减率比理论估计每年约0.02毫秒，轨道衰减率高出约50倍。在暗物质假设存在以及有部分相互作用可能性的情况下，可能存在暗物质圆盘、暗恒星、暗行星等结构，增加了暗物质生命存在的可能性想象空间，但探测验证极其困难[[13](创新型教育理念与方法探究](编号：[13]标题：暗物质能组成新生命?小部分暗物质可能会相互作用内容：在一个致密的常规物质盘中，恒星、行星、地球甚至生命都可以形成。带电的暗物质成分——虽然不一定有这么富】）。总结宇宙中暗物质生命是否存在仍是一个未解之谜。暗物质具有独特的性质和特性，虽有理论推测暗物质与生命可能存在某种联系，也想象了一些暗物质生命可能的存在形式，但目前并没有任何关于暗物质生命存在的直接证据。科学家们通过多种方式对暗物质进行研究探索取得了进展，但这些主要是针对暗物质本身的组成、性质和分布，虽在一定程度上为探索暗物质生命是否存在提供了基础，但仍需更多深入研究。从可能性上分析，它存在理论可能，但面临诸多探测和验证的困难。
