谭朔
当代四大科学之谜
当代四大科学之谜
1993 第8期   - 大千世界

谭朔


        类星体

    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。

    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。

        暗物质

    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。

    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。

        对称破缺

    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。

    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。

        夸克

    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。