张朝阳对话宇宙学家苏比尔·萨卡尔 探讨暗物质、暗能量与宇宙命运

适逢 2026 国际基础科学大会在京召开，搜狐视频关注流《张朝阳的物理课》基础科学大会系列对谈也迎来第二场。8月18日，搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官、物理学博士张朝阳，与宇宙学家、牛津大学荣休教授苏比尔·萨卡尔（Subir Sarkar）教授展开深度对话，共探“暗物质、暗能量：真相还是幻象？”。

萨卡尔教授在牛津大学从事研究与教学37年，长期从事粒子宇宙学、暗物质、暗能量、高能天体物理及宇宙早期演化研究，在宇宙学标准模型、超高能宇宙线和基础物理等领域具有重要国际影响力。

对话持续了三个多小时，二人沿着现代物理的发展脉络，从量子力学的诞生与AI的能力边界，谈到中微子、引力波和宇宙膨胀，再推进至暗物质、暗能量与对宇宙学原理的精确检验。这场全程硬核的深度交流，既是对宇宙学前沿的一次全景梳理，也是科学精神的一场生动示范——保持好奇、尊重数据、敢于质疑，正是基础研究不断向前的内在动力。

量子革命到AI时代：伟大理论如何诞生？

萨卡尔曾于尼尔斯·玻尔研究所工作五年，这个研究所由玻尔创立，薛定谔、海森堡、玻恩等一批物理巨擘均深受该研究所的影响，可谓量子物理学家的“黄埔军校”。张朝阳由此切入，邀请他分享这背后的故事。

萨卡尔回忆，玻尔研究所的特殊之处不只是聚集了一批天才，更在于它创造了一种允许年轻人自由讨论、不断挑战既有观念的环境。玻尔就像一块思想上的共鸣板，让物理学家在交流和争论中逐渐拼出量子世界的图景。

他进一步举例，海森堡在发明矩阵力学时，甚至不知道已经有矩阵这个数学工具；薛定谔则是在度假期间想出了薛定谔波动方程；玻尔创造性地提出了氢原子的分立能级。张朝阳也赞同称，任何物理研究都需要敢想、敢试。

顺着这个思路，张朝阳提到，“如果回到1905年，将麦克斯韦的电磁理论和实验资料全部交给AI，它能否像爱因斯坦一样提出狭义相对论？”萨卡尔认为不能，因为相对论并非由文献和公式自动拼接而来，它还来自爱因斯坦对时空概念的重新审视，以及交流、直觉和经验共同触发的创造性跳跃。对于现今大火的人工智能生图，他表示AI可能生成“好”艺术，但不太能创作像毕加索那样“伟大”艺术。

张朝阳回忆，中学学习牛顿引力时，就曾困惑惯性质量和引力质量常常被取为同一个值，从而能从方程两端约去，但爱因斯坦恰恰把这个容易被忽略的事实提升为等效原理，这就是他的伟大。AI或许能够更快计算和匹配数据，重大理论突破却常常始于人类注意到一个人人都看见、却没有认真追问的矛盾。

暗物质与暗能量：看不见的宇宙仍待观测

暗物质真的存在吗？暗能量只是幻象？这两大长期悬而未决的谜题，既是宇宙学领域最核心的争议焦点，也是本场对话中张朝阳与萨卡尔深入探讨的主题。

当前主流观点认为，暗物质能自然地解释星系旋转速度的异常，暗能量也能合理解释宇宙加速膨胀。但萨卡尔对此观点持谨慎态度。

对于暗物质，他借用天文学史上两个经典故事进一步解释，当年天文学家观测天王星轨道出现异常，推测存在一颗看不见的行星，后续真的找到了海王星；而水星轨道的偏移，也曾让科学家假想存在一颗名叫 “祝融星” 的行星，试图用它解释轨道异常，可最后真相却是：我们需要修改引力理论，也就是广义相对论。

同时，如今星系旋转速度出现的异常，究竟来自看不见的暗物质，还是弱场下引力定律本身需要修正，仍需观测给出答案。目前来看，冷暗物质假说对宇宙大尺度结构形成的解释，比修正引力理论更完整。

对此，张朝阳抛出大众很容易产生的疑问：既然暗物质总量约为普通物质的六倍，那为什么在太阳系里，在水星近日点进动、太阳附近的光线偏折这些著名的引力现象，看不出来暗物质带来的影响？

萨卡尔解释，“六倍”描述的是宇宙总体丰度，并非太阳系内的局部分配。暗物质主要弥散在银河系晕中，而太阳系尺度内太阳质量仍占绝对主导，因此局部效应极不显著。暗物质候选粒子方面，有质量中微子已被排除，热门的大质量弱相互作用粒子（WIMP）至今未被直接探测到，轴子因能同时解决粒子物理标准模型的长期疑难，理论动机更强。未来地下探测实验与引力透镜观测，将继续检验两种理论路径。

相比暗物质，萨卡尔对暗能量的质疑更为明确。暗能量提出的初衷是解释宇宙加速膨胀，如果暗能量来自量子真空能，那么加速效应应该各向同性，然而他与合作者分析超新星数据后发现，观测到的宇宙加速膨胀呈现出与银河系本动方向相关的方向性。

萨卡尔团队还分析了150万个类星体的观测数据，结果显示，即便扣除本动影响，物质分布依然不满足各向同性，这对建立在宇宙学原理与FLRW度规之上的标准分析框架构成了挑战。萨卡尔同时强调，这只是团队对数据的一种解读，仍需更多独立观测验证：“再优美的理论，最终也要由观测和数据决定生死。”

多信使天文学：中微子和引力波让人类“听见”宇宙更多的声音

浩瀚的星空总能引发人类无限的遐想与思考，从恒星核心到宇宙初生时刻，从中微子到引力波，多信使天文学正在让人类“听见”宇宙更多层次的声音。

萨卡尔教授以一次超新星爆发为例：一颗恒星临终爆炸时释放的能量，其中大约99%被中微子带走，真正以可见光形式辐射出来的不到1%——我们看到的耀眼“烟花”，其实只占整个爆炸释放能量的一小部分。

张朝阳由此追问，中微子能否让我们更直接地看见恒星内部？萨卡尔教授解释，光子从太阳核心产生后，要经历无数次碰撞和再发射，像走迷宫一样折腾几十万年才到表面；而中微子几乎不受阻挡，能从恒星内部径直逃逸，成为最接近恒星核心的信使。1987年，人类第一次捕捉到超新星中微子，虽然只有二十来个，却就此打开了中微子天文学的大门。

要捉住这种来无影去无踪的粒子，科学家在南极建了个“冰立方”探测器，他们把探测器埋进冰层里面，作为一块巨大的“底片”。当中微子偶尔撞上冰里的原子，会产生一道转瞬即逝的蓝光，被探头捕捉到，据此反推出中微子的来向和能量。2017年，冰立方捉到的高能中微子，竟和遥远星系里一次伽马射线爆发对上了号——两种“信使”互相印证，成了多信使天文学的名场面。

“只有一种信使时，我们总会追问：这微弱信号会不会只是仪器噪声？”萨卡尔教授强调，引力波、中微子和各种光线相互印证，证据才过硬。多信使的思路同样指向宇宙的开端。宇宙诞生之初经历了一次剧烈的暴胀，如同把气球表面不断撑大，局部看起来越来越平坦，早期宇宙的微小起伏也被拉伸到宇宙尺度，成长为今天的星系；而暴胀产生的原初引力波，波长远超地面探测器那4公里长的“手臂”所能感知的范围，却可能在宇宙微波背景辐射——大爆炸留下的“余晖”里，留下独特的B模偏振引力波。

萨卡尔教授坦言，真正的困难在于宇宙中的辐射污染和尘埃像“雾霾”一样挡在前面，原初信号极其微弱，要把它从层层干扰里剥出来，需要更灵敏的探测器和更聪明的信号处理方法。

科研精神：敢于挑战权威 数据为最终标尺

现场问答环节，搜狐视频关注流播主@孙老师聊人工智能提问，探讨电影《星际穿越》相关设定的科学性。萨卡尔介绍，该片由诺贝尔物理学奖得主基普・索恩领衔担任科学顾问，片中的黑洞影像严格基于物理计算生成，准确性得到学界认可；至于“引力跨时空传递信息” 的剧情细节，他表示记不清具体设定，但相信索恩团队会为核心情节保留理论层面的依据。

谈到宇宙能否被简单的数学模型刻画，张朝阳提出，将仅在太阳系中被检验过的广义相对论推广到整个宇宙，其实是一个相当大胆的跨越。萨卡尔也表示赞同，认为当前的标准宇宙学确实需要经受更仔细地检验。但他同时强调，物理学的任务正是从复杂因素中剥离出简单的定理，“科学知识是由事实、数字、方程和约束精细连接而成的网络”。

萨卡尔还分享了一个历史故事：千年前宋朝人详细记录了一颗白昼可见的超新星，但同一时期的欧洲几乎没有相关记载。并非欧洲人看不到这颗超新星，而是承认它的存在，相当于推翻当时奉为圭臬的标准模型，因此主流选择视而不见。在他看来，现场观众关心的“哈勃张力”（Hubble tension）疑难也面临这一困境。这可能仅仅是因为错误选择了测量对象带来的假象，尽管很多人将这一结果以及宇宙学原理视为真理，但我们应该问数据究竟告诉我们什么。

对话最后，萨卡尔强调通过可证伪的观测检验去验证猜想，这才是科学进步的正确路径。“不管一个理论多么漂亮，如果数据说它错了，它就是错了。”他不断鼓励在场的年轻学者在扎实的知识积累之上勇敢挑战权威，张朝阳对此深表赞成，并强调，“历史上这种事发生过很多次”。