在最近發表的一項研究中，來自加州大學河濱分校的理論粒子物理學家提出，暗物質可能被解釋為存在一個新的時空額外維度。

在天體物理學中，暗物質是一種理論上的物質形式，約佔宇宙中物質總量的85%。其存在性是透過宇宙中的各種觀測結果來推斷的，包括引力理論所不能解釋的引力效應。由於暗物質似乎不會吸收、反射或發射電磁輻射，因此直接測量測量或提供其存在的確切證據仍無法實現。

根據發表在《高能物理學雜誌》上的一篇研究論文，加州大學河濱分校的物理學家團隊說，第四個空間維度可以解釋暗物質的存在，並解釋為什麼它仍然不可見。

“直觀上宇宙有三個空間維度。我們提出，可能存在一個只有暗物質知道的第四維度。”加州大學河濱分校物理學和天文學助理教授、這項新研究的共同作者Flip Tanedo博士在一份新聞稿中說，”額外的維度可以解釋，為什麼暗物質隱藏得如此之好。”

宇宙中存在一種看不見的力量是由數學物理學家和工程師威廉·湯姆森於1884年首次提出的。在成為第一位上議院議員的英國科學家後，湯姆森也被稱為開爾文勳爵，他估算出銀河系的質量與可見恆星的總質量不同，得出的結論是 “許多恆星系，也許其中的絕大多數，可能是不可見的物質”。

在隨後的一個世紀裡，科學家們進行了大量的間接觀測，支援湯姆森提出的 “暗物質” 的存在。

看不見的物質存在的主要證據來自於計算結果：除非宇宙包含大量看不見的物質，否則星系自轉的速度快到不合理。進一步的證據是在宇宙微波背景或紅移空間畸變的測量中注意到的線索。

到目前為止，科學家們還無法直接探測到暗物質，導致大多數物理學家得出結論，這種物質必須是由非重子粒子或質量小於質子的亞原子粒子組成。然而，間接證據已經強大到足以使科學界的大多數人普遍接受暗物質的存在。

Tanedo說：“我們生活在暗物質的海洋中，但我們對它可能是什麼知之甚少。它是自然界中最令人困擾的未知之一。我們知道它的存在，但我們不知道如何尋找它，或者為什麼它沒有出現在我們預期的地方。”

在新的論文中，他和同事建議，暗物質粒子的行為不像粒子。相反，不可見的粒子可能與其他不可見的粒子相互作用，導致它們不再像粒子那樣行動。

“我過去兩年的研究計劃的目標是將暗物質的想法擴充套件到暗力。在過去的十年裡，物理學家們已經意識到，除了暗物質之外，隱藏的暗力可能支配著暗物質的相互作用。這些可以完全改寫人們應該如何尋找暗物質的觀點。”

這種 “黑暗力量” 可以透過包括一個額外的第四維的理論來進行數學描述。暗物質將在這個理論上的第四維度內作為相鄰粒子的連續序列出現，允許透過低質量狀態的連續體進行自我互動。研究人員說，這將解釋暗物質如何在小型星系中引發的一些奇怪行為。

儘管額外維度的存在聽起來很聳人聽聞，但Tanedo解釋說，額外維度只是 “共形場論” 裡的一種數學技巧，或者說是量子力學的普通三維理論。額外維度主體理論 更多的 是指弦理論或全息原理。

“由於這些共形場理論既難處理又不尋常，它們還沒有真正被系統地應用於暗物質，”Tanedo解釋說，他說他是在閱讀了《星際迷航的物理學》之後愛上了物理學。“我們通常不使用這種語言，而是用全息外維理論工作。”

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