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自发对称破缺的概念好像变成了一剂灵丹妙药，什么都用它来解释。除了解释宇宙中正反物质的比例，以及4种相互作用分离的现实之外，对标准模型的发展也有很大贡献。在它的基础上产生了希格斯机制，解决了弱力电力统一的模型。
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不过，自发对称破缺的更深层原因并不清楚，只能算是对观测事实的一种诠释。比如说，用小林诚和益川敏英的理论，只能解释宇宙中正反物质不对称比例的百亿分之一，令人很不满意，寻找世界形成、演化成如今这个模样的更完善的理论，一直是粒子物理学和宇宙学的重要课题。
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 [:1700970790]
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 3．暗物质和暗能量的启示
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科学家们探索统一之路、万物之本，提出了许多假说，建立了多种模型。从古希腊到现代，从原子实心小球到电子云，从粒子动物园到夸克模型，从元素周期表到基本粒子表……物理学家们忙乎了一大阵子后才发现，原来我们所研究、分类的所谓“物质”，只占宇宙中所有物质成分的5％都不到。那么其余的95％是什么呢？是我们看不见、摸不着的“暗货”，科学家们将它们称作“暗物质和暗能量”。（图6-3-1）
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图6-3-1 宇宙中各种物质成分所占的百分比
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几十年前，宇宙学家们通过天文观测和理论研究发现，宇宙中除了普通物质之外还存在着一种看不见的物质。科学家们之所以将其称为“暗物质”，就是因为看不见它们。它们不像普通物质那样能够对光波或者电磁波有所反应。我们平时所见的普通物质，无论藏身何处，灯光一照便现出原形。即使是普通的灯光照不见，人类还有紫外线、红外线、X射线、伽马射线和各种频率的无线电波等种种探测手段。但是，现在发现的暗物质似乎对这些“光”都是无动于衷。
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暗物质的说法并非现在才有，最新的观测数据只是再次证实它们的存在。实际上，早在1932年，暗物质就由荷兰天文学家扬·奥尔特提出来了。著名天文学家兹威基在1933年也在他对星系团的研究中，推论出暗物质的存在。
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弗里茨·兹威基（Fritz Zwicky，1898—1974年）是一直在加州理工学院工作的瑞士天文学家，他对超新星及星系团等方面作出了杰出的贡献。兹威基对搜捕超新星情有独钟，他是个人发现超新星的冠军，进行了长达52年的追寻，总共发现了120颗超新星。兹威基在推算星系团的平均质量时，发现获得的数值远远大于从光度得到的数值，有时相差上百倍。因而，他推断星系团中的绝大部分的物质是看不见的，也就是如今所说的“暗物质”。
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暗物质存在的最有力证据是由一位美国女天文学家观测星系时发现的“星系自转问题”。薇拉·鲁宾（Vera Rubin，1928— ）研究星系自转速度曲线时发现，星系中远处恒星具有的速度要比理论预期值大很多。恒星的速度越大，拉住它所需要的引力就越大，这更大的引力是哪儿来的呢？实际上这份额外的引力就是来自于星系中的暗物质。
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暗物质既然不能被看见，也不带电荷和电磁效应，科学家们又如何知道它们确实存在呢？那是因为它们仍然具有“引力”作用，上述的“星系自转问题”便是由暗物质的引力效应引起的。并且，暗物质的引力作用也符合广义相对论，能造成时空的弯曲。光线透过弯曲的时空而偏转，类似于光线在透镜中的“折射”。根据这个原理，爱因斯坦最先提出了“引力透镜”的设想。可想而知，暗物质是引力透镜最好的实现媒介。较为均匀地散开在星系中的暗物质形成的透镜，肯定要比密集的星体形成的透镜“质量”好得多（图6-3-2）。兹威基还在1937年就指出，有暗物质的星系团可以作为重力透镜。不过，直到1979年，这种效应才获得证实。
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图6-3-2 星系作为引力透镜
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天文学家在研究我们自己所在的银河系时，也发现它的外部区域存在暗物质。银河系的形状像一个大圆盘，其大小约为10万光年。根据引力理论，靠近星系中心的恒星，应该移动得比边缘的星体更快。然而，天文学家们从测量中发现，无论位于内部还是边缘，所有恒星以大约相同的速度绕着星系中心旋转。这表明，银河系的外盘存在大量的暗物质，这些暗物质像一个巨大的“暗环”围绕着银河系，其半径可能是明亮圆盘光环的10倍。
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有的读者可能会说：就算你刚才说的天文观测资料证实了宇宙中除了看得见的星体之外，还有暗物质，你又怎么能够知道暗物质有多少呢？图6-3-1中各种成分的比例是“普朗克”卫星公布的资料，那么“普朗克”卫星是如何得到这些数值的？
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这确实是一个有意思的问题。想想平时是如何得到各种物质材料质量之比的，我们使用的是天平或者“秤”。可是，“普朗克”卫星又不能把天体拿到“秤”上去称，它报告的物质比例从何而来呢？
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在天文学中估算天体质量时，人们利用的是在引力理论基础上建立的各种数学模型，无论是行星、恒星、星系，还是各种天文现象，都有其相应的数学模型。这些模型，便是“称量”宇宙的秤。数学模型中有许多未知的参数，需要由天文观测的数据来决定。“普朗克”卫星主要是通过测量微波背景辐射中的细微部分来获得这些参数，然后研究人员将这些数据送入计算机，解出数学模型，最后得到各种成分的比例。
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这是一个相当复杂的过程，包括了很多物理理论、数学知识、计算技术、工程设计等方面的知识。就物理概念的大框架来说，科学家们大概用如下方法估计这个比例。
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以刚才说到的银河系为例，从观测到它的恒星旋转速度与引力理论计算之差距，还有以银河系作为引力透镜的效果，可以计算银河系中暗物质相对于正常物质的比值。而“整个宇宙”（注：这里和本书中，皆指整个“可见”宇宙），可能含有1750亿个星系，每个都有数千亿颗恒星、行星、卫星尘埃、暗物质等。“普朗克”卫星巡视宇宙中所有的星系后，可以估计出宇宙中暗物质相对于正常物质的比值。天文学家早就知道如何估计宇宙中正常星体的总质量，现在，从“明暗”物质的比例便能算出宇宙中暗物质的总质量。不过，我们暂且将这两个数值放在一边，因为还有两个与宇宙总质量有关的观测事实，我们必须考虑。一是宇宙一直在膨胀并且加速膨胀的事实。从膨胀的速度和加速度，可以估计出宇宙的总质量。不同模型有不同的公式，但大同小异，在此不予详细介绍。另一个是有关宇宙的整体平坦性。根据广义相对论的结论，在大质量天体附近，时空是弯曲的，我们观测到光线偏转、引力产生的进动、谱线红移等事实，毫无疑问地验证了爱因斯坦的结论。广义相对论的应用可以扩大到整个宇宙，即研究宇宙的大尺度结构和形态，用来估算宇宙作为一个整体的曲率和形状：宇宙是开的，还是闭的？是像球面、马鞍面，还是更像平面？这个理论涉及一个“临界质量”。如果宇宙的总质量大于临界质量，比较大的引力效应使得宇宙的整体形状成为球面；如果宇宙的总质量小于临界质量，引力效应更弱一些，宇宙的整体形状是马鞍面；宇宙的总质量等于临界质量则对应于平坦的宇宙。
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根据天文观测得到的宇宙学资料，宇宙在大尺度范围内是平坦的，说明宇宙的总质量大约等于临界质量。
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但是，从宇宙加速膨胀得到的宇宙总质量，或者考虑平坦宇宙应该具有的临界质量，都大大超过观测所估计的“明物质”加“暗物质”之总和。
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物理学家提出的“暗能量”，便是为了解释这个宇宙组成中所缺失的大部分。如此便有了图6-3-1中所画的比例。图中所示的比例成分，是2003年“威尔金森微波各向异性探测器”（Wilkinson Microwave Abisotropy，WMAP）卫星给出的结果。2013年，“普朗克”卫星给出的数据是68.3％的暗能量、26.8％的暗物质，以及4.9％的通常物质。