搜狐科技《思想大爆炸——對話科學家》欄目第73期，對話中國科學院國家天文台研究員、宇宙學巡天研究團組首席科學家鞏岩。
嘉賓簡介：鞏岩，中國科學院國家天文台研究員、宇宙學巡天研究團組首席科學家、CSST國家天文台科學研究中心常務副主任。主要從事暗能量和暗物質理論模型、宇宙大尺度結構、發射線強度映射巡天、宇宙紅外背景等方面的研究。
劃重點：
01 Gupta所說的暗物質不存在這個結論還有待觀察，還得讓“子彈”再飛一會。
02 Gupta之是以預言宇宙是267億歲，主要是為了符合JWST的高紅移星系觀測資料，但目前JWST的觀測資料還有待進一步論證，因為光譜觀測樣本比較少，測光觀測樣本量大但并不夠精确。
03 子彈星系團就是一個暗物質存在的非常直接的證據，暗物質是目前解釋宇宙多種現象的一個比較簡單有效的手段。
04 現在沒有從實驗上探測到暗物質的粒子，隻是從一些天文觀測現象上判斷可能有暗物質的存在。
05 這些理論都是人類基于目前觀測的一些猜想，并沒有被證明，主要看你更相信哪個。
出品 | 搜狐科技
撰文 | 周錦童
營運編輯 | 王一晴
有人說，暗物質是宇宙中最神秘的存在，看不見又摸不着，盡管宇宙中存在暗物質是大多數科學家所相信的觀點，但對于暗物質的質疑從未停歇……
近期，加拿大渥太華大學教授Rajendra Gupta利用共變耦合常數和老化光理論相結合的模型，即CCC+TL模型分析認為，宇宙中可能沒有暗物質，此前他還曾提出，宇宙的年齡可能為267億歲。
Gupta的研究有哪些意義？暗物質到底存不存在？目前對暗物質的研究進展如何？帶着這些問題，搜狐科技對話了中國科學院國家天文台研究員、宇宙學巡天研究團組首席科學家鞏岩。
對此，鞏岩表示：“這個理論的提出當然是個好事情，是一次有趣且勇敢的嘗試，但他所說的暗物質不存在這個結論還有待觀察，還得讓‘子彈’再飛一會。”
談及研究本身，鞏岩表示，這個理論模型的提出很大程度上是為了解釋JWST（詹姆斯·韋布空間望遠鏡）的高紅移星系觀測資料的，但目前JWST的觀測資料還有待進一步論證，因為JWST的光譜觀測樣本比較少，而測光觀測雖然有大量樣本但并不夠精确。
此外，雖然目前國内外探測暗物質的實驗有很多，“但現在還是沒有從實驗上探測到暗物質的粒子，隻是從一些天文觀測現象上判斷可能有暗物質的存在。不過就像大多數科學家相信的那樣，暗物質是目前解釋宇宙多種現象的一個比較簡單有效的手段。”鞏岩如是說。
根據目前天文學觀測，科學家們認為目前宇宙中有95%的東西是未知的，而這其中包括25%的暗物質，還有70%的暗能量。
鞏岩表示：“這些理論都是人類基于目前觀測的一些猜想，還并沒有被證明，隻能說這些理論嘗試增加了人類對太空探索的好奇心。除了仰望星空，更需要腳踏實地的努力，制造出更可靠更精密的探測器來進行探測。”
以下為對話實錄（經整理編輯）
搜狐科技：您覺得Gupta的這項研究有哪些意義？
鞏岩：我讀了他的文章，他主要是使用宇宙學的幾種觀測資料，比如Ⅰa型超新星、BAO、CMB聲學半徑等，基本上是宇宙幾何和膨脹曆史方面的測量，這些資料本身還不夠豐富。
總的來說他的研究是比較有意義的，至少對目前公認的Λ CDM模型提出了挑戰。不過他的理論仍然比較初步，還缺乏多樣性的觀測資料來進一步驗證，畢竟Λ CDM模型是身經百戰的。當然提出新理論是個好事情，但是還得讓“子彈”再飛一會。
搜狐科技：早在之前，Gupta還曾提出，宇宙的年齡可能為267億歲，約為此前認為的兩倍，對此您有什麼看法？
鞏岩：Gupta之是以預言宇宙是267億歲，主要是可以解釋JWST（詹姆斯·韋布空間望遠鏡）的高紅移星系觀測資料，這樣才能有更長的時間讓早期星系演化成更大的星系，因為按照現在星系演化理論，是沒有足夠長的時間演化出JWST觀測的這麼多高紅移大星系的。
目前大多數觀測主要針對宇宙較晚時期的星系，即離我們比較近的時候，而隻能以此推斷早期星系的性質，是以對早期星系的性質并不十分了解。通過推斷表明，絕大多數早期星系應該是比較小且不規則的，但通過JWST的觀測，發現早期星系好多都可能是較大的星系，這也就對現有的星系形成和演化理論提出了挑戰。是以他提出的理論增加了宇宙年齡，進而增加了星系演化的時間，是以在一定程度上可以解決這個疑惑。
但問題就在于首先目前JWST的觀測資料還有待進一步論證。因為目前JWST大多數觀測資料基于測光觀測，測光觀測效率比較高且觀測深度比較深，但缺點在于星系的紅移等性質很難确定。因為譜分辨率不夠，沒有辦法觀測到譜線進而精準确定紅移等資訊，有時可能會把低紅移星系認為是高紅移星系。
此外，JWST還有光譜觀測，雖然光譜觀測比較精确，但光譜觀測的問題就是非常耗時，積分時間比較長才能把光譜特征精确地探測出來。是以雖然現在JWST積極地開展光譜觀測，但樣本還是比較少，而測光觀測雖有大量樣本但并不準确。是以還需要進一步的觀測證認，特别是光譜觀測的證認。
其次，即使JWST的觀測是正确的，就是說确實存在高紅移星系性質和演化與目前星系形成和演化理論不相符的情況，其實也是有多種理論可以來解釋的，并不是隻有Gupta教授提出的這一種理論。而且有些理論似乎更為“靠譜”，而Gupta教授的理論隻不過更加“吸引眼球”。
搜狐科技：Gupta通過CCC+TL模型分析認為宇宙中不需要暗物質，您是否認同他的這一觀點？
鞏岩：我目前并不認同這個觀點，至少還有很大的疑慮。最重要的原因是這個模型還比較初步，缺乏進一步的觀測資料支援。說實話不知道為什麼這篇文章可以在這個階段發表，目前的論述似乎還是太過簡單了，如果是我審稿可能還會讓作者再加一些必要的讨論來支撐。
其實子彈星系團就是一個暗物質存在的比較直接的證據，兩個星系團正好高速相撞，通過弱引力透鏡效應可以測量它們的品質中心，用X射線可以測量星系團内氣體位置，發現與兩個星系團的品質中心并不重合。
一般認為星系團中大多數的重子物質或者說一般的可見物質都集中在氣體上，而氣體位置和整個品質中心并不重合，這就說明存在一些看不見的物質，這些物質占了星系團品質的大多數，隻不過它們不發光，沒有發出X射線、可見光和其他波段的光，即很可能是暗物質。
搜狐科技：Gupta此前有幾篇論文對暗物質的存在提出質疑，但這是第一篇提出宇宙暗物質不存在的論文，您覺得這是否為新的宇宙學模型提供了證據？是否為探索宇宙的基本屬性開辟了新途徑呢？
鞏岩：歸根到底這隻不過是一個理論模型，其實類似的模型有很多，這個模型的一大動機或效用就是為了解釋JWST早期星系觀測為什麼和目前星系理論不相符。
但目前學界更傾向于稍微修改一下星系形成演化理論就可以，因為觀測資料和目前理論偏離情況并沒有人們之前想的那麼嚴重，甚至說可以在現有理論基礎上把某些參數調大一些就能解釋JWST的觀測了。從這個意義上來說，他的理論隻能算是一個有趣的探索。
搜狐科技：您可否談談目前關于暗物質的研究到什麼程度了，進展如何？是否真的檢測出了暗物質呢？
鞏岩：簡單來說現在還沒有從實驗上探測到暗物質粒子，隻是從一些天文觀測現象上判斷可能有暗物質的存在。目前根據各種各樣的宇宙學、天文學觀測，所有證據都比較傾向于冷暗物質的存在，這裡“冷”的意思就是說速度相較于光速比較慢。
當然探測暗物質的實驗有許多，特别是探測暗物質主要候選者之一的弱互相作用大品質粒子，即WIMP。比如使用冷卻晶體探測器、惰性氣體閃爍體探測器探測等，還有用大型粒子對撞機看看能否碰撞出暗物質粒子等，但經過三四十年的探測，還是沒有直接的證據。
是以有許多科學家轉向到了對軸子暗物質的研究上，比如直接探測太陽中心是否有可能産生軸子，進行軸子穿牆實驗等。主要是利用軸子在強磁場下能轉變成光子這一機制來進行探測，但目前來說還是沒有探測到。
盡管如此，大多數宇宙學家還是比較相信暗物質是存在的，因為它是解釋宇宙多種現象的一個比較簡單有效的手段和假設。
搜狐科技：我們國家是否也參與了對暗物質的探測實驗呢？
鞏岩：是有的。比如像直接探測暗物質粒子的四川錦屏山地下實驗室，清華大學和上海交通大學開展了合作項目，清華大學用的是高純鍺探測器，上海交通大學則使用液氙探測器進行研究。
再比如我們也在宇宙中進行了探測，中國科學院常進院士就作為首席科學家上司實施了“悟空”号暗物質粒子探測衛星項目，探測暗物質粒子可能會發生的一些湮滅或者衰變信号，探測和理論預言的一般能譜有異常的地方。
搜狐科技：您覺得宇宙能夠有序膨脹是否是因為有暗物質存在呢？如果沒有暗物質又該如何維系？
鞏岩：宇宙大爆炸之後會有一個自然的慣性膨脹，但因為宇宙中的物質有引力，是以物質過多的時候就會把宇宙拉回來進而形成大坍縮，如果宇宙中的物質恰好處在一個不多不少的狀态，那就會持續膨脹下去。
如果宇宙中物質比較少，引力就會比較弱，那宇宙就會較為快速地膨脹。但如果暗能量占主導的話，這就會産生一種斥力，宇宙就會加速膨脹。
是以如果沒有暗物質和暗能量，隻有重子物質，那宇宙就會是一個開放的宇宙，宇宙中的物質太少沒有辦法控制速度，一下子就膨脹出去了。
搜狐科技：您覺得如果這一研究被證明，是否意味着宇宙大爆炸理論并不适用了？
鞏岩：如果從他這個理論出發，不考慮理論對錯，是不排斥宇宙大爆炸理論的。他的理論主要是能夠讓一些實體常數随時間發生變化，如光速和牛頓引力常數。就算沒有暗物質和暗能量，隻有重子物質，那也是需要宇宙大爆炸原初核合成産生适當的氫氦還有锂，進而形成這些大品質恒星，然後在恒星内部再誕生更多的元素，是以和宇宙大爆炸理論并不排斥。
搜狐科技：您覺得這一研究結果為未來人類探測太空有什麼幫助？
鞏岩：這個研究是一個有趣的探索和嘗試，增加了人類對太空探索的好奇心。我們都知道标準宇宙學模型認為日常所見的重子物質隻占宇宙中5%，宇宙中有95%的東西是未知的，而這其中包括25%的暗物質，還有70%的暗能量。這些理論都是人類基于目前觀測的一些猜想，并沒有被證明，主要看你更相信哪個。
但如果說有哪些幫助，可能理論部分僅限于此，除了仰望星空，更需要腳踏實地的努力，紮紮實實把技術做好，制造出更加可靠和精密的探測器來進行探測。
本文經授權轉載自微信公衆号“搜狐科技”。
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