暗物质就是黑洞吗？

Credit: SXS Lensing

（按：本文略加修改发表于《知识分子》2018年7月2日号。如需转载，请联系《知识分子》。）

天文学观测在近百年间为暗物质的存在积累了丰富证据，然而，暗物质的本质仍晦暗不明。尽管物理学家提出了多种新的基本粒子解释暗物质的构成，但暗物质还有可能是黑洞。若是如此，暗物质黑洞又从何而来？我们又如何确认或排除暗物质黑洞的存在？科学家正使出重重招数，搜寻暗物质黑洞的蛛丝马迹。这场遍及全宇宙的大搜捕，正在紧张进行中。

法国数学家拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）在1799年的一篇文章中设想了一种极端致密的天体，它们具有足以束缚光线的引力。我们无法直接看到它，犹如一颗“暗星”。在牛顿力学和光速有限的基础上，拉普拉斯用这一条简单的理论推断，勾画出了黑洞概念的雏型。

40多年后，德国数学家贝塞尔（Friedrich Bessel）试图用发光过于暗弱而无法观测的恒星来解释可见恒星的自行（proper motion）。他据此进一步推断，宇宙中可能存在无数的“暗星”，因为“质量并没有发光的本性”。这同样源自牛顿力学的理论推断，则为暗物质的概念埋下伏笔。

在牛顿力学的视野内，“暗星”的存在并不难意料。可是，脱胎于此的黑洞与暗物质，却在近百年间为我们带来了无尽困惑。过去数十年，对宇宙微波背景辐射和大尺度结构的测量使科学家逐渐意识到，暗物质的确存在，但不是普通的天体。构成它的基本单元甚至不是我们已知的任何一种基本粒子。因此，暗物质如今不再是单纯的天文学问题，而成为基础物理学的一个核心疑难。真可谓入之愈深，其见愈奇。