潘多拉魔盒打开: 人类探索暗物质的未解之谜

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2018-01-27 10:07:20

当暗物质历经发现进入探索阶段,相信很多人都会有疑问:它对我们的生活又将产生什么影响?电磁波的发现和运用,构成了当代社会的沟通基石,牛顿定律的几则公式,最终成功将卫星送上太空;量子力学的原理,即将重塑数字世界的信息传输;那么无处不在的暗物质(Dark matter)被人类从沉寂中唤醒后,是不是也会发挥改天换地的潜力?

事实上,根据目前科学界的研究进展,暗物质对此刻我们周围的环境影响有限,但在宏观尺度上它与我们生存的空间息息相关,暗物质称得上“造物主”的一部分,它帮助创造了大星系团和星系,也促进了恒星的形成,它是构建宇宙形态不可或缺的工具,好像“胶水”一样将所有物质联系在一起。而它对人类世界最显著的一次影响,或许要追溯到6,600万年前地球上最古老的那桩谋杀案--彗星撞地球导致恐龙灭绝。

这个猜测来自哈佛大学理论物理学家莉萨·蓝道尔(Lisa Randall),她认为暗物质是那起案件的“嫌犯”,可能间接影响了彗星的轨迹。当太阳系围绕银河中心转动并发生上下摆动时,暗物质和太阳系之间的相对距离也会发生周期性的变化,太阳系绕银心运动的周期为3,200万年,因此暗物质和太阳系之间每3,200万年也会有一次接触。值得注意的是,地球上每过2,500万至3,500万年就有一次大规模生物灭绝,两者周期恰巧吻合。

加上彗星的周期性运动缺乏支撑条件,暗物质的存在又能很好解释这些现象,因此蓝道尔提出,每当太阳系和暗物质接触,暗物质便会影响太阳系之外1,000到1万个天文单位(约合1,500亿到1.5兆公里)范围之内、宽度在12英里(约合19公里)以上的物质,透过引力吸引它们飞向太阳系,而这些系外物质(彗星)光临之时,地球众生无疑要经历一场生死劫难,6,600万年前的恐龙就不幸见识了这一幕,而这之后哺乳动物开始孕育,才再有了现在的人类世界。


中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将名为“悟空”的暗物质粒子探测卫星送入太空(图源:新华社)

而人类现在使用的许多资源又都是来自外层空间的重元素,比如一些氨基酸,它们由小行星或彗星带到地球表面。普通物质虽然很重要,但不是故事的全部,我们需要理解暗物质这种神秘物质的本质,毕竟它占据了全部物质能量的95%。它将帮助我们理解,宇宙是由什么物质构成的;宇宙中,空间和时间的本质是什么;以及宇宙中的一切事物是如何演化到如今风貌的。

中国科学院粒子天体物理重点实验室主任张双南曾表示,我们还没有探测到暗物质,但如果想理解地球和人类的现在、历史与未来,就必须搞清楚物质最深层次的结构和宇宙最大尺度的规律。

这就好像我们今天的社会运转机制,“可见事物和人”只占一部分,如在政经架构中,有影响的1%人口主导了决策和政策的指定,而剩余99%的人口则提供其他各种支持,例如维修建筑、维持城市运转、为人类的餐桌提供食物等,这些不被注意的事物才真正构成了我们的世界。

蓝道尔在《暗物质与恐龙》一书里最后提到,“黑暗生命”是一个高级现象,科幻作家可以毫无问题地创造出来,但是宇宙还有很多障碍需要超越。穷尽所有的化学可能性,到底有多少种组合能够维持生命,我们仍不清楚,即使对已知的生命,我们仍不知道哪种环境是必要条件。尽管黑暗的假设很吸引人,而检验黑暗生命并不是唯一的难点,宇宙要如何产生黑暗生命,才是真的困难。

撰写:秦霂

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