现在，我和其他任何人一样喜欢暗物质和暗能量（好吧，可能不像马克那样喜欢）。即便如此，我就是没有那种心境，把大部分精力投入到那些如此推测性以至于可能错误的有趣想法中。我并不是要不尊重理论物理学家，而是要享受肖恩描述的那种过程，需要一种特定的思维模式。如果你读了那篇三部曲，你会发现，无论在哪里，你都看不到肖恩或他的合作者实际上相信暴胀有一个首选方向的证据。他们只是觉得探索一下会很有趣，如果暴胀最终被证明是一种均匀的奶油香草口味，他们也不会流泪。我是一个足够实际的人，我最开心的时候是花时间研究那些真实存在的东西。所以，我不会获得诺贝尔奖，但我对此感到满意。在过去的几周里，这一切让我思考正常物质到底去了哪里。天体物理学家通常将“正常物质”称为“重子”——就像中子和质子一样，它们构成了非奇异宇宙的大部分质量——从天文学上讲，它们没有多少去处。宇宙中的大多数重子最初是炽热的电离气体（即自由电子和带正电原子核的等离子体），随着时间的推移，一些气体冷却成更冷的相（中性原子或分子气体，相对容易探测），其中一些进一步冷却成致密的恒星（然后由于核心的核聚变而再次升温），甚至固态（尘埃或岩石行星）。所以，直到现在，正常物质要么是气体（各种温度、密度和电离状态），要么是恒星，还有少量的固态和微量的液态。尽管这些冷却和转化过程是“天体物理学”（顾名思义）的丰富领域，但重子的整体格局在很大程度上是由暗物质塑造的。暗物质占据了宇宙质量的 80% 以上，因此它主导了宇宙 99% 以上体积的引力。只有当重子变得极其集中时（例如在恒星中，或在星系中心），正常物质才会显著地决定物质的去向。理论上是这样。但实际上，尽管暗物质尽力施加理论家所期望的秩序，但重子实际上花费了相当长的时间来互相支配。气体不仅通过自身相互作用而冷却（例如，粒子 A 靠近粒子 B，会产生一个能量光子，带走粒子的一些能量），它还会通过超新星重新加热，超新星将过热的气体向外喷射，然后冲击加热任何不幸挡道的冷气体，并且可能通过星系中心的吸积黑洞发出的喷流。（天体物理学家们现在对这个最后想法非常兴奋，但我还没有完全接受。）换句话说，可观测宇宙包含的复杂性足以让任何理论家感到胆寒。现在，如果你不倾向于接受这种复杂性，为什么你会关心呢？嗯，当我还是研究生的时候（你知道，那时候恐龙还在漫步，iPhone 还没出现），星系发出的光就描绘了质量。如果你知道星系在哪里，你就知道暗物质在哪里。理论家们通过一个简单的常数（“偏置因子”）来允许一些调整空间，但我们将可观测宇宙映射到暗物质领域，曾认为我们可以轻松做到。不幸的是，此后我们逐渐认识到，重子过程会极大地改变恒星形成的时间、地点和是否形成，从而改变星系的数目和性质。这些效应在最小的暗物质晕中最为严重，因为引力束缚能接近超新星加热重子的典型能量。因此，当你统计星系时，你不再是一对一地统计暗物质晕。更糟的是，甚至不清楚大多数重子是否真的会进入星系。在质量最大的引力束缚的暗物质晕中（即包围星系团的晕），一切看起来都还好。如果你将星系团中恒星和气体的质量加起来，然后将其与暗物质晕的质量（你从运动学、引力透镜或气体压力梯度等方面推断出来）进行比较，你会得到与标准宇宙学模型大致预期的比例。基本上，星系团足够大，无论对重子发生了什么，它们都被困在了星系团的引力势阱中，所以当你统计它们时，它们都在那里。然而，在像银河系这样的星系尺度上，我们最好的统计显示，存在的正常物质中可能只有 20% 最终形成了恒星或容易探测到的冷气体。所以，对于典型的星系来说，80% 的正常物质似乎就不见了。它可能处于某种我们用现有仪器难以探测到的高温状态，但还不清楚它是进入了星系然后又被射了出去，还是根本就没有进入。在质量最低的星系（这尤其有趣，因为它们对小尺度功率谱的调节作用最大）的尺度上，我们坦率地说，不知道他妈的怎么回事。真的。我花了一周左右的时间来解决这个问题，而质量最低的星系简直是一团糟。我们通常通过气体和恒星的运动来估算暗物质的质量，然后假设如果整个混乱没有分崩离析，那么就必须有一些质量将星系维系在一起。然而，这些质量很小的星系又小又可怜，以至于（1）你无法确定它们的运动实际上是旋转的，还是仅仅是局部的气体物理学在推动物质运动；（2）你无法确定星系总运动的哪个比例是沿着视线方向的。而且，我还没开始说它们与更大的星系之间的相互作用。因此，你测量了这些星系特征性的内部速度范围，它什么也无法告诉你关于星系所处的暗物质晕的特征速度。这足以让人去喝啤酒了。我现在就去喝。
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