2016年12月
諾貝爾物理學獎獲得者李政道教授指出:「暗物質是籠罩20世紀末和21世紀初現代物理學的最大烏雲,它將預示著物理學的又一次革命。」伴隨著物理學的這一革命,人類「眼見為實」的固有觀念,也必將被刷新。
◎看不見的物質
20世紀30年代以來,科學家不斷地發現,宇宙中可被觀測的恆星、星雲、星系等發光物質,只佔宇宙總物質量的4.9%;另一種不發光的暗物質(Dark Matter)則高達26.8%,人類無法窺其形貌,也無從捕捉其訊號,更難以了解其形式與性質,但它們卻能實實在在地影響發光物質的運動!
科學家是在研究星系時,意外地發現了暗物質的存在:距星系中心遠處的恆星,其軌道速率並未隨著距離增加而減慢。根據物體(星體或氣團)圍繞星系運行的速度和該物體距離中心的距離,可以估計出星系的內部總質量。結果發現,星系的總質量遠大於星系中可見星體的質量總和。結論是絕大部分的質量(最多達90-95%),存在於圍繞著可見物質的暗物質。
幾乎所有科學家得到的關於宇宙的知識,都來自電磁光譜類實驗,但暗物質(Dark Matter) 卻不參與電磁作用,它由未知的粒子構成,人類無法用肉眼直接看到;由於它和普通物質一樣參與引力作用,而可感知它干擾星體發出的光波或引力;它的能量是已知物質之能量的五倍以上!
原來,人類今天「看得見」的物質,在宇宙中還佔不到5%!
◎找不到的能量
按照宇宙大爆炸理論,隨著時間的推移,宇宙膨脹速度將因物質間的引力作用而逐漸減慢,就像踩了剎車的汽車;科學家卻觀測發現,宇宙反倒更像不斷踩油門的汽車,在加速地膨脹!
加速膨脹,需有新能量加入。人類對這種與引力相反之斥力的來源,知之甚少!科學家還不清楚,如何在實驗室中驗證其存在,所以將其稱為「暗能量」──它在宇宙中佔有68.3%的份額。新的研究還發現,暗能量很可能在消耗著暗物質。
在解釋宇宙沒有減速反而一再加速的推論中,暗能量的假說最為流行。在物理宇宙學中,暗能量被描述為一種充溢空間,增加宇宙膨脹速度,難以察覺的能量形式。尋找暗物質粒子,研究暗能量物理本質,結合粒子物理與宇宙學研究,成為21世紀天文學與物理學發展的重要趨勢。
既然存在95%的未知不可見物質,我們如何可以否定眼不能見的物質存在?
◎奇妙的量子糾纏
現代科學對物質的研究,在進入分子、原子、量子等微觀級別後,意外頻仍,最神奇的要算是量子糾纏(Quantum Entanglement) ,愛因斯坦稱之為「鬼魅似的遠距作用(Spooky action at a distance)」。
量子糾纏,是粒子在由兩個或兩個以上粒子組成系統中相互影響的現象;即使粒子在空間上相距遙遠,一個粒子的行為將會影響另一個的狀態;當對其中一個粒子做測量,另一個粒子似乎知道測量動作的發生與結果……
所有物理學經典理論,都以光速不可超越為基礎,但量子的這種像「心靈感應」般的傳導速度,可以是光速的千倍萬倍!儘管量子糾纏經理論提出,且業已被實驗驗證,但物理學家仍舊搞不定這纏結的基礎機制,所謂知其然,卻不知其所以然吧。
量子糾纏帶來的困惑,讓我們明白一個道理:人被時空局限,人對未知真相的探索也自然受限,而宇宙既有真相卻始終都在那裡,不論人類能否發現、何時發現;不論今天的「科學」推測或結論,如何被明天的「科學」發現證實或證偽,造物主所鋪陳的宇宙,始終都是所望之事的實底,未見之事的確據。
「如果量子糾纏是真實的,如果相關的粒子即使相距甚遠,也能以相似或相反的方式互動」,作家克里斯蒂安•威曼(Christian Wiman)說,「那麼整個宇宙顯然就是有生命的,以我們並不能完全理解的方式溝通。」