陳壯叔

這是一個(gè)非常好的問(wèn)題，一些科學(xué)家已經(jīng)猜測(cè)宇宙中存在暗物質(zhì)組成的天體，甚至存在暗生命了。當(dāng)然，暗物質(zhì)之所以被稱為暗物質(zhì)，就是因?yàn)橛^測(cè)不到，所以，就算有暗物質(zhì)組成的天體，我們也看不到。

20世紀(jì)30年代，瑞士天文學(xué)家茲維基在觀察銀河系的星球運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)星系邊緣的一些星球跑得很快，按星系的引力來(lái)計(jì)算，是拉不住它們的，可是它們并沒(méi)有飛走。茲維基由此認(rèn)為，在它們附近必然存在一些看不到的物質(zhì)。不過(guò)，他認(rèn)為這是銀河系特有的區(qū)域性現(xiàn)象，把它們稱為“缺失的質(zhì)量”。

過(guò)了40多年，天文學(xué)界勉強(qiáng)接受了這一思想。觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，若無(wú)這些看不到的物質(zhì)的作用，許多星系都得散架。20世紀(jì) 80年代，天文學(xué)界終于認(rèn)識(shí)到，這些看不見(jiàn)的物質(zhì)在宇宙中普遍存在，且在宇宙中占據(jù)了壓倒性的份額。那些組成可見(jiàn)原子的東西在宇宙空間中分布很稀疏，密度僅相當(dāng)于每立方米平均含有250個(gè)質(zhì)子，可見(jiàn)物質(zhì)在宇宙中可能處于次要地位。但宇宙學(xué)家還是堅(jiān)持認(rèn)為，可見(jiàn)宇宙所發(fā)生的事情更令人興奮（也許暗宇宙中發(fā)生著更驚人的事件，只是人們不知道而已）。他們猜測(cè)，暗物質(zhì)是單一物質(zhì)，且其作用范圍很有限，趨向于聚集成巨大而松散的云層，像膠子一樣把可見(jiàn)宇宙拉住。大多理論物理學(xué)家認(rèn)為，暗物質(zhì)應(yīng)是一種大質(zhì)量的、弱相互作用的粒子，分冷、暖兩類，主流看法傾向于冷（所謂冷暖，是指其速度的快慢）。它們皆為惰性的實(shí)體，質(zhì)量約為質(zhì)子的100倍。按理論計(jì)算，若兩個(gè)暗物質(zhì)粒子相撞（其概率極微?。鼈兌紝螠?，并發(fā)出

伽馬射線。

因此，美國(guó)航空航天局使用CLAST伽馬射線大視場(chǎng)空間望遠(yuǎn)鏡尋找暗物質(zhì)，但未有結(jié)果。費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的胡珀說(shuō)：“暗物質(zhì)粒子的湮滅輻射可能很暗，以致CLAST伽馬射線大視場(chǎng)空間望遠(yuǎn)鏡很難有作為?！比藗冞€曾對(duì)歐洲核子研究所的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)寄予希望，但該項(xiàng)目的研究團(tuán)隊(duì)稱，他們找到了科學(xué)界期盼已久的希格斯粒子（它賦予物質(zhì)質(zhì)量），卻未發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子。

其他很多著名的暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)，也都沒(méi)能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子。加利福尼亞大學(xué)的芬格說(shuō)：“一旦越出暗物質(zhì)是一種粒子的觀念，就有很多方向可走?！奔~約赫頓學(xué)院的威爾等人提出了暗原子的概念，說(shuō)暗原子就像普通的氫原子，一個(gè)暗電子繞著一個(gè)暗質(zhì)子。它們也可通過(guò)吸收可放射的暗光子來(lái)改變暗原子的能量水平。

本來(lái)，所有的努力都未改變暗物質(zhì)的基本假設(shè)，即它總的來(lái)說(shuō)是簡(jiǎn)單的、呈惰性的。然而荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)的物理學(xué)家溫尼格的研究卻強(qiáng)烈地撼動(dòng)了這一現(xiàn)狀。2012年1月，他和同事研究了費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室43個(gè)月內(nèi)收集的所有數(shù)據(jù)，這是美國(guó)航空航天局空間天文臺(tái)對(duì)伽馬射線進(jìn)行掃描的結(jié)果。該臺(tái)接收到一個(gè)非同尋常的信號(hào)，與其他輻射完全不同。偶然的宇宙性爆發(fā)事件產(chǎn)生的高能輻射大致遍及電磁波譜的所有波段，而這一輻射卻完全不同，十分類似一個(gè)危難的呼叫。溫尼格及其同事反復(fù)研究了這一信號(hào)，一再核對(duì)記錄，認(rèn)為這一伽馬射線似乎像理論上早就述及的暗粒子碰撞并相互湮滅時(shí)發(fā)出的閃光。他們認(rèn)為，這是暗物質(zhì)活動(dòng)的明顯印記。

這一研究結(jié)果具有不容忽視的巨大意義。溫尼格仍在關(guān)注費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，他說(shuō)：“若最終確認(rèn)它是一個(gè)真實(shí)信號(hào)，那將令人震驚。”他認(rèn)為，這可能是暗物質(zhì)粒子相互碰撞的信號(hào)。通過(guò)這種碰撞，看不見(jiàn)的事物變得可見(jiàn)。

在溫尼格公布了他們的研究結(jié)果后，約有100篇論文緊跟而來(lái)。很多學(xué)者相信這個(gè)信號(hào)是真實(shí)存在的，并分析、計(jì)算它的內(nèi)涵。哈佛大學(xué)的蘭德?tīng)柕热舜鬄檎駣^，認(rèn)為是時(shí)候拋棄有關(guān)暗物質(zhì)的傳統(tǒng)觀念了。他和吉吉·范等哈佛大學(xué)的理論物理學(xué)家提出了一個(gè)關(guān)于暗物質(zhì)的新理論。蘭德?tīng)栒f(shuō)：“按目前的暗物質(zhì)理論模型推測(cè)，暗物質(zhì)湮滅信號(hào)應(yīng)該是很微弱的，難以測(cè)得?！彼麄冋J(rèn)為，溫尼格發(fā)現(xiàn)的是第二種類型的暗物質(zhì)，它們不像主要類型那樣彌散，而能相互作用，就像可見(jiàn)物質(zhì)那樣。這些相互作用型的暗物質(zhì)聚集后，可能塌縮成一個(gè)盤面，并產(chǎn)生溫尼格觀測(cè)到的那種強(qiáng)烈信號(hào)。如果一種暗物質(zhì)聚集成塊，就有可能形成過(guò)去未曾想到的暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)。它可能膨脹成恒星，周圍有暗原子組成的暗行星。在極端情況下，這類新型暗物質(zhì)可能出現(xiàn)暗生命。我們可能正坐在一個(gè)影子星系的頂上！

雙盤暗物質(zhì)顯現(xiàn)出許多復(fù)雜行為，一如普通的可見(jiàn)物質(zhì)。由于暗物質(zhì)的總量很大，因此，雙盤暗物質(zhì)的總量可能跟宇宙中的可見(jiàn)物質(zhì)不相上下。蘭德?tīng)栒f(shuō)：“這一過(guò)去從未有人思考過(guò)的情況雖然還難以證實(shí)，但它打開(kāi)了一個(gè)完整的新世界。而這也正是它令人著迷的地方?！?/p>

這一暗物質(zhì)假設(shè)的逆轉(zhuǎn)，的確令人吃驚。不過(guò)，天文學(xué)的進(jìn)展不正是如此嗎？500多年前，哥白尼丟棄了當(dāng)時(shí)盛行的人類中心說(shuō)。他認(rèn)為，地球并非處于宇宙的中心，是地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，并非太陽(yáng)繞著地球。

要讓主流科學(xué)家放棄原先的看法，并認(rèn)真地接受這個(gè)影子世界，還需一些可靠的證據(jù)。溫尼格擔(dān)心的是，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)太模棱兩可，不能作為鐵證。他說(shuō)：“我們需要同一實(shí)驗(yàn)的大量證據(jù)，證明（所說(shuō)的東西）確實(shí)在那里?！?/p>

哈佛大學(xué)的天體物理學(xué)家芬克拜納獨(dú)立分析了上述數(shù)據(jù)，也有類似溫尼格的困惑，感到其結(jié)果似乎處于真?zhèn)沃g。他說(shuō)：“這是最令人煩惱的事情。一種可能是，信號(hào)沒(méi)有我們想象的那么強(qiáng)?！?/p>

不論這一特殊的觀測(cè)命運(yùn)如何，蘭德?tīng)柖即蛩愀M(jìn)。若我們的星系真的在一個(gè)影子星系的上方， 那一定有別的方法可以測(cè)得。

2013年春天，歐空局的普朗克探測(cè)飛船完成了對(duì)宇宙組成要素的長(zhǎng)達(dá)15個(gè)月的空前精密的探測(cè)。結(jié)果表明，我們能看到的物質(zhì)，只占宇宙總量的4.9%，另一種基本上看不見(jiàn)的物質(zhì)占?jí)旱剐缘谋壤?，達(dá)26.8%，余下的68.3%是暗能量。總的說(shuō)來(lái)，宇宙2/3的成分是看不見(jiàn)的、非物質(zhì)的。

2013年秋天發(fā)射升空的“蓋亞”號(hào)探測(cè)器，也許能完成一個(gè)巨大的、能說(shuō)明真相的探測(cè)。它將繪制出銀河系內(nèi)10億顆恒星的位置和速度。我們可以從中找出非常態(tài)運(yùn)動(dòng)的星球，它們很可能正被一個(gè)不可見(jiàn)的、厚密的暗物質(zhì)盤牽引，并由此推測(cè)出暗物質(zhì)盤的輪廓。

讓我們期待暗物質(zhì)真正的謎底。endprint