打开宇宙之门

I 蕾 赫 l匠 嗣 彰麓蘑释 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 一 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 一 在 的 总体 认 _ 1 文所阐述的，是一种比较复杂的膨胀模式。相信读者在 识，那么这种 看完之后，会对宇宙产生一种全新的、更加深刻的认识。 工作的意义无论怎样估价都不为过。现在就从太阳开始： 笔者说明，由于中微子在本文中唱主角，所以这里首先介绍一 下它的身世与特点，以便加深我们对它的整体印像。 中微子(不算它的反粒子)共有三种形态：电子中微子、缪 子中微子、陶子中微子。它们虽然同属构成物质世界的基本粒 子，但因极难探测，而且由它们所涉及的难解的宇宙之谜又实 在太多，因此成为物理学界的“宇宙幽灵”。 但自中微子问世的半个多世纪以来，中微子到底有没有 质量一直是物理学界的一桩悬案。标准模型认为，中微子的质 量应该严格等于零(胡扯，没有东西我们研究它做什么)。但某 些实验证据表明中微子的质量很可能又不是零。因此 自中微 子这一微粒面世以后，人们一直迫切地想了解中微子的质量 真相。 20世纪的最后 10年，以 日本的小柴昌俊为首的一批科学 家设计了“超级神冈”中微子，他们在注满50 000吨纯 水的容器的内壁上安装了 13 000多个光电管 ，这个实验装置 从 1996年开始投入运作。到了1998年，也就是珀、施两个科 研小组发现宇宙加速膨胀的同一年，小柴昌俊小组终于也给 出了中微子有静止质量和振荡的确凿证据。这一成果在当时 的国际物理界引起了很大轰动。 中微子的质量找到了，现在我们就可以展开对宇宙膨胀 52 2009年 10期 当太阳内部的核聚变不停地向外辐射光和热时，其核心 两个氢核碰撞会释放出一个电子和一个中微子，四个质子聚 变为～个氦核时，会释放出两个中微子。在整个太阳内部的聚 变过程中，每秒所产生的中微子的数量竟然高达2×10 个之 巨，然而这个数字所反映的只不过是太阳在短短的一秒内所 产生的中微子量，如果改以日、月、年来计算，中微子的数量又 该有多少? 中微子不带电，其静止质量几近于零 ，但核聚变所赋予它 的势能又非常之强大，以上三大特征使中微子具有其他所有 粒子都不具备的极强的穿透力。更令人惊奇的是它具有长期 保持其强度的特殊能力：据说中微子不管跨越多大的历史时 空，其超强势头一直不减，这当然是既难得又极其罕见的特 点。但也并不一定如某些物理学家所预言和赞美的那样，说中 微子甚至能一口气连续穿越 8千亿个地球而毫发无损，这种 说法肯定是错误的。而且正是由于这类错误的滥觞，阻碍了此 后许多重大事件的发现。 中微子的长处亦源于它极微小的尺度和极怪辟的个性： 若论其小，任何原子对它来说都无疑于一座空旷的山谷；若谈 其怪，它除了对引力能产生微不足道的一点反应之外，和其他 任何粒子都老死不相往来。所以多年来尽管人们对它青眼有 加，但若认真想与其对话却是难上加难。不过世上毕竟没有绝 对的事，中微子尽管桀骜不驯，却终不免有失手露怯之处，专 家测算，平均每一百万个中微子穿越地球之时，仍然有一个会 与地球大气产生反应。如果这一推论正确，那么这百万分之一 的中微子，就有可能是我们打开宇宙之门的一把特殊的钥匙。 不过这“唯一”的一把钥匙也只能给人一点启示而无任何实际 用途。因为经过计算，我发现利用大气原子来阻挡中微子的冲 击根本行不通：对于中微子那极微小的尺度，即便钨和铅那样 致密的金属都形同无物，空气中疏松的分子、原子、质子、中子 和电子如何能拦挡得住中微子的脚步?可是，中微子就真的能 够在庞大的宇宙中横行无忌 、顾盼自雄了么? 时至今日，现代天文物理学确实是这么认为的。他们当然 不无道理，因为无论其尺度和势能，中微子的确具有横行宇宙 独步天下之能力。 但是他们忘记了其中最重要的一点：即“不管中微子有多 么微小，它毕竟不为零，只要其质量不为零，就不可能逃脱物 理法则即引力对它的约束”。与恒星中心那势力超凡的引力场 相比，中微子再强的势能也显得微不足道，最后只能“下马”乖 乖受缚了事。所以尽管现在尚未曾做过任何一项哪怕最基本 的物理实验，我仍然有绝对的把握断言：一切恒星物理中心的 引力场，都是中微子所无法逾越的天然障碍。因此，在引力尚 占主导地位的星球星系，一束中微子不远万里地从宇宙深处 飞来，突然在大质量恒星中心的引力场中碰壁，而在本恒星与 彼出发点之间产生了一个力矩，于是，宇宙的膨胀之门便从这 里开启。 物理学家计算，星际空间平均每立方厘米每秒通过 330 个中微子，其密度仅次于光子。但其单位势能却是普通光子的 千百倍。所以当每秒千百万亿的中微子与恒星的质量中心不 断产生斥力矩，其排斥力即推力之大是可以预见的。 那么导致宇宙膨胀的中微子量又该如何统计和计算呢? 这里有一个简单的方法 ，不妨仍以太阳为例，设：太阳每秒约 产生2×10 个中微子；以上的乘积先乘以银河系恒星的2000 亿；以上所得的和再乘以总星系的500亿；以上的总和再加上 特殊天体所贡献的20％。这些数字的总和，就应是整个宇宙已 知天体每秒所贡献的全部中微子量。 中微子的总量得到了，下面再来看看中微子究竟是如何 导致宇宙的加速膨胀的：在三维立体四维时空的宏观宇宙中， 在300亿光年那硕大无比的空间之内，到处都分布着星云星 系，到处都充斥着势力超群的中微子源。现在我们不妨设想一 下：如果银河系以其2000亿颗恒星共同组成一个统一的斥力 维，宇宙其他方位的500亿座庞大的星系形成另外500亿个 斥力维，当这些斥力维在宇宙的各方位、各角度同时在其核反 应的过程中向外喷射超强势的中微子流时，这500多亿条每 条直径都宽达数万甚至数十万光年的中微子长河，就会在整 个宇宙空间中交织出一张硕大无比的密密麻麻的天网，在这 座立体的几近300亿光年的经天大网中，众星系都利用自己 手中的中微子的力量排斥对方 ，于是星系开始分离，宇宙开始 膨胀。 那么宇宙究竟是何时开始加速膨胀的呢?其实在星系刚 刚分离的那一刻就已经开始了，不过初始加速的速率相对较 低而已。其具体是：由于中微子的斥力线极长，而星系的 引力线相对较短，因此随着星系距离的逐步加大，星系问的引 力线衰减较快，中微子的斥力线则衰减较慢 ，所以所渭的宇宙 加速膨胀，不过是引力与斥力二者间比例失衡的结果——引 力逐渐微弱，斥力仍然强劲，星系的移动速度自然呈递增态 势 ，于是宇宙加速膨胀的效应逐渐开始显现。可是星系间的斥 力能够导致宇宙膨胀 ，恒星之间的斥力为什么就不能让星系 膨胀，最后分崩离析呢?这的确是个问题，不过此问题倒不难 解答：第一，星系间的空间大，相互间的引力弱，而中微子的斥 力又较少受距离的影响，因此星系之间就比较容易分离；第 二 ，星系内的空间小，恒星间的引力大 ，而中微子的斥力又不 足以抗衡星系质量中心的强大引力，所以星系才得以维持原 状，不至于被斥力所拆散。 话到此处，我觉得不说也会明白，其实以上所谓的中微子 和它的所有行为，证明它就是人finn处寻找却一直找寻不到 的暗能量。因为在现今世界上，似乎也只有中微子这种极特殊 极乖戾的粒子，才具有暗能量所需要的全部特征：①极大的总 量；②极小的单位；③极高的速度；④极强的势能；⑤极长的寿 命；⑥极孤僻的爪．陛。 通过上面论述可以看出，我们现在所讨论的是理论上的 纯粹的暗能。除此之外，还有一种实际存在也正在起作用(尽 管作用极微)的广义的暗能：这个暗能的概念就是除中微子 外，整个大宇宙从伽马线到射电波的全波段的电磁辐射。因为 所有这些发射性粒子都带有天然的斥力矩，所以它们甚至包 括无所不在的明亮的光子在内，都应该收在我们的暗能之列。 最后根据上述事例，我觉得似应设立一个属于我们自己 的“宇宙学常数”。这个数据不一定准确，却能够比较准确地体 现我们对质能世界的总体认识，不至于过于偏颇：显物质： 20％，暗物质：30％，暗能量：50％。 上述比例表明：显物质与暗物质相加，恰好等于暗能量的 总量；反过来暗能量与暗物质相加，则等于显物质的四倍。我 相信在缓慢膨胀的无限空间之内，相对平衡的质能关系也许 会更加适合于宇宙存在的真谛。臼 《热更娟 梅画》 触 一 一 傩一僻啉一