最新研究：宇宙没有暗物质吗？

前些天，有不少新闻在说“根据最新研究：宇宙没有暗物质”。按理说现在敢叫板暗物质的也就修正牛顿动力学（也就是 MOND 理论）了，可那玩意出来的不是一天两天了，应该不至于成个新闻呀。赶紧找原始论文看一下。

果不其然确实和 MOND 没关系，但是标题里这个“CCC+TL”十分眼熟啊。这不就是去年闹得沸沸扬扬的“宇宙年龄翻倍”那事嘛，为此当时还专门出了期视频。再看作者，果然还是那位印度老哥（Rajendra P Gupta）。

关于这个“协变耦合常数 + 光子疲劳（CCC+TL）”的理论，上次已经介绍过，这次就不赘述了。简单说就是：为了解决“星系早熟问题”，作者先是提出了个十分大胆的假设 —— 物理常数可变！比如万有引力常数 G，甚至连光速都会跟着时间变化。基于该假设推导出新的哈勃常数，通过这个哈勃常数作者将宇宙年龄直接干到了 267 亿岁。但是这个过程中遇到了 bug，为了填补 bug，作者把一个废弃了多年的“光子疲劳”假说重新搬了回来。于是便有了这个“协变耦合常数 + 光子疲劳（CCC+TL）”的“船新版”宇宙模型。

这些是去年那篇论文的内容，这次的论文又说了点啥？那个“暗物质不存在”的结论又是怎么得出来的呢？

先简单看下摘要，原来第一篇论文相当于是先攒了个理论框架出来，从这篇文章开始作者就要着手验证自己的理论了。

如作者所说，由于该模型（CCC+TL）得出的宇宙年龄比如今标准宇宙学模型（ΛCDM）得出的结果翻了一倍，所以急需通过观测结果进行验证，比如在重子声学振荡（BAO）、宇宙微波背景辐射（CMB）以及大爆炸核合成（BBN）等方面。而这次，作者重点验证的就是低红移下的重子声学振荡。

关于重子声学振荡，之前在“宇宙巨物从何而来”那期里详细介绍过。简单说它是宇宙形成之初的光子耦合时期，重子物质在光压推动下形成的泡状结构。后来随着光子的脱耦，这些泡状结构烙印在了宇宙微波背景以及之后宇宙中一些星系分布上。也就是说，微波背景中出现的那些细微的温差，其中就有重子声学振荡的原因。而这些振荡形成的高密度扰动区域，也会随着宇宙的演化影响后续的星系形成。

作者基于改写后的弗里德曼方程一顿推导，过程中他发现新模型的临界密度竟然只有标准模型的 3.1%。

我们知道，如今的宇宙学认为宇宙中物质只占三成，其中普通物质（也就是构成行星、恒星、星系等各种天体的物质）占了 4.9%，暗物质占了 26.8%，剩下的七成都是人家暗能量的。

由于新模型中几乎摒弃了暗能量，加上现在它的临界密度只有标准模型的 3.1%，也就是说，在新模型里宇宙中只有重子物质，压根没有暗能量和暗物质的份。这便是新闻里“宇宙没有暗物质”这个说法的来源。

但这并不是这篇论文的重点，这篇文章真正想表达的是：在重子声学振荡的一些方面（比如部分背景辐射以及低红移星系上），新模型确实能给出符合观测的结果。之前的理论需要依靠暗物质和暗能量才能描述宇宙的样子和演化过程，但是这个理论不需要。

那是否意味着新模型有望替代如今的标准模型呢？显然没那么容易嘛！毕竟虽说没引入暗物质暗能量，但相比于那俩假设，“物理常数可变”这个假设更是显得逆天。本来是在现有程序上打了两个补丁，这下相当于直接重构了。

当然，如果新架构确实比老架构好，不但实现了老架构的所有功能，并且确实解决了不少老架构解决不了的问题，那这个替代无可厚非。所以新模型要做的事有两个：1、实现老功能；2、解决新问题。就这篇论文来看，现阶段新模型在第一部分才刚刚起步。

当然了，要验证的方面确实比较多，毕竟标准模型已经是几十岁的“老同志”了，不说战无不胜吧，至少也是身经百战。在这方面，新来的“小同志”确实需要更多时间来历练。

不过磨练归磨炼，在实现老功能的同时，谁说不能先解决点新问题呢。对此作者就基于新模型，提出了一些前所未有的预测。比如根据“光子疲劳”的这种红移解释，作者预测天体的红移值可能会出现“漂移”现象。针对这种“红移漂移”，他还给出了具体的验证方法。比如同一个天体经过引力透镜时，可能会产生不同的像（就像“爱因斯坦十字”那样）。

由于这些像经过的路径不同，光子不同程度的“疲劳”会导致它们的红移出现微小的偏差，而这个偏差在标准模型的宇宙学红移解释中是不存在的。因此作者认为只要我们测量红移的精度足够高，那就可以通过一些引力透镜现象来验证我的观点。这不也算是解决新问题嘛。

此外，论文中作者再次针对“宇宙年龄被拉长”这事表达了自己的观点：就是球状星团的年龄并不能用来检验模型关于宇宙年龄的预测。

什么意思呢？我们知道，球状星团通常都是些“老古董”，它里面的恒星不少都是些“百（亿）岁老人”。比如以前提到过的“玛土撒拉星（HD 140283）”，当时人们估算它的年龄可能在 145 亿岁上下，甚至超过了当前的宇宙年龄。

通常来说，我们对球状星团年龄的估算依赖于理论模型，当遇到星团或恒星的年龄超过宇宙年龄时，我们往往会调整模型。比如玛土撒拉星的年龄，后来有人通过调整恒星演化代码的参数，把它的年龄从 145 亿岁下调到了更合理的 120 亿岁。

（* 玛土撒拉：希伯来语，英语也音译为“玛士撒拉”，《希伯来圣经》中最长寿的人）

对于这种做法，作者表达了反对意见：“我觉得吧，对于恒星年龄这事，咱不能被宇宙年龄给框死，说不定是宇宙模型错了呢。你看那谁谁（Llorente de Andrés），上次他听说我把宇宙年龄改到 267 亿岁后，立马把球状星团 NGC 104 的岁数调整到了 190 多亿岁。要我说这才是明智之举嘛~”

我们先不管这种说法对不对哈，其实这些现象对验证新模型来说都不是最关键的。还记得这个模型最基础的一个设定吗？对，常数可变！所以如果有实验能验证这个常数可变，那才是最重要的。对此作者也表示认同：“这些我也知道，现在确实还没想到合适的实验。”

同时作者也说了，新模型比传统标准模型要复杂的多（谁让你把物理常数都给整变了，不复杂才怪了），所以我们需要对新模型保持警惕，如果不正确地使用新模型会导致错误的结果。意思就是：“我这个模型水很深，你把握不住。所以大家不要盲目跟风，先让哥来蹚一蹚路。”

所以呢，对于这个新模型，有没有暗物质不重要，宇宙年龄有没有变长也不重要，哪怕是后续能够符合更多的观测结果也不重要，重要的是什么时候能找到验证耦合常数的方法。

假如哪天这个理论真被证实了，我觉得人们反而会不再关心宇宙模型这事了，因为那时候整个物理大厦摇摇欲坠或许也说不定呢。

论文 & 综述：

• [1] Rajendra P Gupta. Testing CCC+TL Cosmology with Observed Baryon Acoustic Oscillation Features[J]. The Astrophysical Journal, 2024, 964(1):55

• [2] Rajendra P Gupta. JWST early Universe observations and ΛCDM cosmology[J]. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2023, 524(3):3385-3395

本文来自微信公众号：Linvo 说宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo

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