要說暗物質(zhì),還要從“大爆炸理論”說起——美國人于1964年首次觀測到的宇宙微波背景輻射提供了強有力的證據(jù),令其成為科學界公認的宇宙起源假說——但問題在于,人類觀測到的宇宙中的物質(zhì)質(zhì)量與根據(jù)“大爆炸理論”搭建起來的宇宙模型嚴重不符,誤差大概有,唔,96%吧……如果不是那些宇宙物理學家數(shù)學都不及格,那么事情只有一種解釋:宇宙是由4%的人類可觀測到的物質(zhì),與96%的人類無法觀測到的物質(zhì)(或能量)組成的。
于是好奇的美國人又發(fā)射了兩顆衛(wèi)星來研究這些“看不見”的“暗物質(zhì)/能量”,分別是1989年11月升空的宇宙背景探測者(COBE),與2003年發(fā)射的威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)。對于星系內(nèi)與星系間引力狀況的觀測讓科學家們推測出,以物質(zhì)形態(tài)存在的“暗物質(zhì)”大約占宇宙總能量的22%,而更為神秘的“暗能量”則占到了宇宙總能量的74%。1998年科學家們觀測到的紅移值超高的超新星則是“暗能量”存在的又一個輔助證據(jù)——這些紅移值(Z)超過1(Z=0.1說明這個天體正以光速的1/10遠離地球)的超新星正以超光速遠離地球,但根據(jù)愛因斯坦的相對論,沒有任何東西的運動速度能超越光速,于是這事的唯一解釋就是:宇宙正加速膨脹。而如果某樣事物正在“加速”——不管是賽車、經(jīng)濟增長還是宇宙膨脹——它必定需要能量,能讓整個宇宙加速膨脹的能量,占到宇宙總能量74%的“暗能量”自然是首選。
于是一切就都可以解釋了——這就是ΛCDM宇宙模型。
但由于“暗物質(zhì)”的特殊屬性(不吸收光,不對外輻射,也不與任何重子產(chǎn)生強作用力),人類從未觀測到“暗物質(zhì)”——這是一種至今只存在于理論之中的物質(zhì)。沒人知道“暗物質(zhì)”究竟是什么——弱相互作用重粒子(WIMP)在所有可能的候選中排名第一,意大利人建造并將于明年啟用的DarkSide-50探測器就是用來“賭這個候選人會當選”的探測器。由于WIMP的速度很慢且不會與重子產(chǎn)生強作用力,當它撞到氬原子核時會彈開——如果能觀測到“彈開”,那么意大利人就成功了,但說實在的,他們成功的機會比中千萬彩票還低幾個數(shù)量級——要揭開22%的“暗物質(zhì)”之謎,需要非常好的運氣才行。
但實際上,“暗物質(zhì)研究”是當今宇宙物理學最熱門的領域之一。如果你覺得“碰運氣”是不科學的,為什么還會有這么多頂尖科學家投身于這一領域以及這么多錢被花在這一領域中呢?或許那些獲得好運的人會給出一個合理解釋——首次觀測到的宇宙微波背景輻射的科學家們獲得了諾貝爾獎,COBE的主持者獲得了諾貝爾獎,觀測并研究“高紅移超新星”的科學家們獲得了諾貝爾獎……好吧,雖然解開“暗物質(zhì)”之謎需要非常好的運氣,但回報看上去也頗為可觀,好運總得落到某個人頭上,如果你不去做,你就永遠沒機會成為那個人。
但作為幾十億普通地球人中的一員,我必須得說,即使那個22%的謎被解開,還有那個74%的更大謎團在等著你們?nèi)テ平饽亍佑桶?,宇宙物理學家們!