以神秘第五力解開黑暗宇宙之謎

研究人員假設存在一種自然界的第五力，這或許能解釋暗物質與暗能量之間錯綜複雜的關係，意味著物理學標準模型將迎來革命性的拓展。

一種全新的自然界第五力，能否協助解答有關暗物質與暗能量的一些重大謎團？科學家們正積極探究這種可能性。

物理學標準模型被廣泛視作現代科學最偉大的成就之一。它描述了宇宙中四種已知的力——引力、電磁力，以及強核力與弱核力，還有形形色色的基本粒子及其相互作用。從諸多方面衡量，它堪稱歷史上最成功的科學理論之一。

然而，它卻存在極大的不完備性。

標準模型僅能解釋宇宙中不到5%的物質與能量。約25%的物質被歸為暗物質，這是一種無形且神秘的物質形態。其餘70%則是暗能量，一種推動宇宙加速膨脹的令人費解的力量。儘管標準模型取得了諸多成果，但卻無法解釋宇宙中這些神秘的組成部分。

天文學家最初發現暗物質與暗能量時，留意到的首要事情之一，便是它們明顯的相似之處。究竟為何宇宙中的這兩種暗成分強度大致相同？我知道，25%和70%聽起來並不十分相近，但在天文學領域，尤其是宇宙學範疇，它們基本上可視為相同的數值。

也許它們強度相近只是巧合，是我們想得太多了。

又或許另有隱情。聰慧的物理學家提出，在宇宙的暗區存在某種聯絡，暗物質與暗能量在其中相互作用。這能使它們追蹤彼此的演化過程，確保在很長一段時間內，它們對宇宙能量預算的貢獻大致相當。

要讓它們相互作用，就需要一種力。但這種力不能是任何已知的力，否則暗物質和/或暗能量必然也會與普通物質相互作用，而我們早就該看到更直接的證據了。

所以它必定是一種全新的力，一種自然界的第五力，與電磁力、引力、強核力和弱核力全然不同。儘管類似這樣的想法仍僅停留在假設階段，但其中一些觀點已然有了名稱。

其中一個名稱是『精質』，即宇宙的第五種基本要素。另一個是『暗光子』，這是一種像光子一樣在宇宙中穿梭的粒子。光子是光的粒子，是光及其他電磁輻射的基本單位，負責傳遞自然界四種基本力之一的電磁力。光子沒有質量，但具有能量和動量。它們在真空中以光速傳播，且能有不同的波長，對應著不同顏色的光。光子也能有不同的能量，對應著不同頻率的光。而暗光子，顧名思義，是『黑暗』的。

為了驗證這些想法，我們必須向宇宙尋求答案。如果第五力確實存在，它必定極為微弱。透過對星系團、宇宙膨脹，甚至中子星行為的觀測，較強表現形式的第五力已被排除。所以我們的任務艱鉅——要梳理出與預期不同的訊號，需要海量的資料。

改編自最初發表於《今日宇宙》的一篇文章。