当代四大科学之谜
作者:谭朔

对称破缺

当代宇宙学研究类星体和暗物质的方法,一是继续进行天体上的观测,另一个就是我们自己“制造”宇宙的开始。美国正拟建造SSC(超导超级对撞机),形成至少150亿年前的宇宙。从宇宙诞生的那一刹那推出去,就可以了解是什么原理使类星体、暗物质形成的。

暗物质

夸克

在当代粒子物理学上,有两大问题:一个是对称破缺,一个是夸克。
所谓“看得见”的物质是指用光学、红外、放射等手段能推算出能量的物质。然而,我们发现在银河系里有一个叫作星系群的圆球,其中有四分之三的物质我们是“看不见”的,这就是暗物质。暗物质占了宇宙中的绝大多数质量,有很高的能量产生。这也有相当的普遍性,可是,我们不知其为何物,来源如何。
我们目前了解的理论,如量子色动力学、爱因斯坦的相对论,都是来源于对称的。可是在我们的宇宙里,还有不少东西不守恒。这就很奇怪。我们的很多理论是根据对称建立的,而我们的世界又是不对称的。这就表明我们目前掌握的知识还是很不全面的,一定还有一种我们不了解的力,这个力是推翻对称的,它的存在是关于粒子物理学的第一个谜。现在我们认为,很可能是真空在里面起作用。因为真空是一个没有物质的态,但没有物质可以有虚物质。真空里充满了虚物质,这也是一种物质的媒介。
我们知道,根据物质运动形式的不同,能量分为机械能、化学能、电能……人类目前已知的最大能量,是原子核的裂变和聚变,太阳和宇宙中的所有恒星,都是核能。但是,在宇宙中还有一种爆发性的变量,其光度会突然增加几万到几百万倍,叫“新星”;如果光度增加一千万倍以上,就叫“超新星”;而在20世纪60年代发现的“类星体”则更厉害,它的亮度是1000个银河系的亮度总和,而每个银河系里有1000亿个太阳!类星体本身体积很小,与太阳系差不多。在1961年最早发现的类星体3C237,其亮度超过了1000个银河系,寿命有1000万年,比超新星长1000万倍,其总能量比超新星高一千亿——一万亿倍。

类星体

所有的强子都是由夸克构造的,有强作用,例如介子由一对正、反夸克组成,重子由三个夸克组成等,但直到现在还没有找到单独存在的夸克。我们有充分的实验证据表明夸克是存在的,也知道其质量,但就是看不见,这是当代一个很奇怪的事。
这么巨大的能量,决不是普通的核能。目前,我们尚不了解类星体的能量来自何处,而在宇宙中至少有100万个类星体。这说明宇宙间还有一种我们尚未了解的、普遍的发能方式,其能量远远超过核能。
更多内容...
上一篇