超越爱因斯坦？(4)

1975年，美国天文学家塔利（R.B.Tully）和费希尔（J.R.Fisher）发现了一条经验定律：只要了解某个旋涡星系的亮度，就能推算出其恒星的运动速度。换句话说，只要知道星系的可见物质的质量而不是总质量，就能推算出恒星的运动速度。面对这条定律，奉广义相对论为圭臬的人并未感到惊慌，他们假定在旋涡星系中暗物质和可见物质总是以同样的方式分布，于是就避免了观测与理论的冲突。自1994年开始，美国天文学家麦高（s.McGaugh）试图证明塔利一费希尔关系仅仅适用于旋涡星系，而与其他类型星系无关。经过十多年研究探索，麦高幡然醒悟，改弦更张，他指出不论是旋涡星系，或者椭圆星系，还是不规则星系，星系的总质量与星系所含恒星的速度4次方成正比。塔利一费希尔关系对所有星系类型都是成立的！
麦高的观测结果与暗物质不兼容。根据基于广义相对论的宇宙标准模型，星系形成过程是极其复杂的。粗略地说，星系形成之初，时空中充满着暗物质和可见物质，而由量子扰动演化而来的扰动使暗物质汇聚成暗晕，暗晕将可见物质吸引过来，并进一步旋转压缩成为星系。这样看来，就应当存在可见物质浸润在暗晕中的较小星系，也应当存在由薄的暗物质云包裹着的较大星系。况且，我们所看到的星系拥有不同历史，又是形态各异，凭什么它们都得符合同一条定律？塔利一费希尔定律如此行之有效。绝不会只是巧合。
疑云已诺上心头。“诺”者决定重新审视广义相对论并抛弃暗物质这一辅助概念；“已”者仍然视广义相对论为圭臬，他们认为只要深化暗物质的细节就能解释星系中恒星的奇异运动。是“诺”还是“已”，欧洲核研究组织（CERN）的大型强子对撞机（LHC）是一块试金石。经过30多年的努力，各种暗物质粒子探测器仍然徒劳无功，人们便将希望寄托在LHC上。然而，尽管LHC的对撞能量不断增加，迄今仍未发现扮演暗物质角色的超对称粒子。虽然暗物质领域的专家们不愿承认自己所处的窘境，他们确实有些焦躁了。在不久的将来，他们也许将用另一种候选者来替代超对称粒子，或者干脆放弃这样的探测。
路曼曼其修远兮
当你正在阅读这篇文章时，插在你耳中的iPod耳机中正播放着康定情歌；当你面对暗物质是否存在的论证与反论证时，正打算让自己稍微定下神进行思索的那一刻，口袋里的手机响了起来，一条信息顷刻让你的注意力转移。美国当代作家卡尔（N.Cart）将此称为“浅陋（Shallow）”，网络鼓励人们蜻蜓点水般从多种信息来源中广泛采集碎片化的信息，许多人因此丧失了专注能力、沉思能力和反省能力。网络时代的浮躁，也或多或少地影响到了引力研究领域。