世界13大科学“无解悬案”(一)|中国世纪5大悬案

     编者按科学可以解释很多奇怪的事情,然而,还有一些宇宙之谜仍是目前的科学所无法解释的。本刊第9期、第10期刊载13大科学之谜,敬请读者留意。   
  悬案一柯伊伯带悬崖
  
  如果人类能够乘坐太空船飞到远离冥王星外的太阳系边缘,将可以看到一些奇怪的事情。当太空船飞过充满小行星的柯伊伯带后,将会陡然遇上一片茫茫的虚空,就好像开车驶上山顶后突然掉入悬崖一样。
  天文学家将太阳系边缘的一分界点称做“柯伊伯带悬崖”,因为在那儿,太突岩石的数量突然间降低。是什么引发了这一奇异的现象?唯一的解释就是第10颗行星的存在。然而,这一行星并不是只能算做小行星的夸奥尔或塞德娜,而应该是一颗和地球或火星同样大小的星体,它的引力横扫了该地区的所有太空岩石残骸。
  据美国科罗拉多州西南研究协会天文学家阿兰・斯顿称,尽管证据显示有“第10行星”的存在,然而至今却没有一个能够发现这颗“寓言”中的第10行星。
  
  悬案二“行驱者”号的出轨怪事
  
  “先驱者”10号探测器于1972年发射,“先驱者”11号也于一年后升空,如今两艘探测器都已永远消失在浩淼外的太空中。然而,在它们与人类最后失去联系前,科学家发现,两个探测器的运行轨道显然都背离了科学家按“万有引力”算出的轨道。科学家发现,有某种“神秘的力量”在推动或拉扯着两个探测器,从而导致它们加速飞行。尽管这一加速度非常小,然而它却足以使“先驱者”10号偏离了原先轨道40万公里,“先驱者”11号同样如此。没有人知道这是什么原因,一些可能的解释:譬如软件错误、太阳影响、燃料泄漏等都已被排除。
  要解开这一谜团,唯一的方法就是再向太阳系派出一艘太空船,探测那儿是否存在不同寻常的重力影响。而这样的探测器造价将在3亿~5亿美元之间。
  
  悬案三奇异的宇宙热平衡
  
  我们的宇宙令人难以置信地相似,从可见宇宙的一端到另一端,科学家发现宇宙微波背景辐射在所有地方都保持相同的温度。尽管宇宙两端的距离相隔280亿光年,而我们的宇宙年龄却只有140亿年。
  没有任何东西可以比光速更快,因此热辐射不可能在宇宙大爆炸后,可以以两倍光速穿越280亿光年的距离,中和宇宙中的冷点和热点,达到现在的热平衡。
  对于宇宙学家来说,宇宙视界问题是一个巨大的头痛问题。科学家怀疑,也许宇宙在某一时间曾经超速膨胀过,剑桥大学天文学家马丁・里斯说:“宇宙超速膨胀也许可以解释这一现象,但没有人知道宇宙为什么会超速膨胀。”结果只能是一个问题没解决,反而又引发另一个悬案。
  
  悬案四不应该存在的宇宙射线
  
  10年来,日本物理学家观测到了一些根本不应该存在的宇宙射线。宇宙射线是同粒子――主要是质子以及一些重原子核组成的,它们以接近光速的速度穿过宇宙。地球上能够探测到的宇宙射线,大多来自一些特别事件,譬如超新星爆炸等。宇宙射线粒子穿越太空后,将会与遍布宇宙的低能量光子互相碰撞,从而渐渐丧失能量。根据爱因斯坦的狭义相对论,银河系外的宇宙射线抵达地球时,由于路上遭遇太多的碰撞,它们的最大能量将只有5乘以10的19次方电子伏特,这一现象被称做“GXK限制”。
  然而在过去的10年中,日本东京大学的科学家通过遍布100平方公里内的111个粒子探测器(AGASA探测网),探测到了好几次突破“GZK限制”的宇宙射线。从理论上来说,这些宇宙射线只能来自银河系内,但科学家却无法找到它们的银河系来源。
  一种可能是,AGASA的探测结果是错误的;另一种可能是,爱因斯坦是错误的。为了解决这一疑问,科学家在阿根廷门多萨展开了另一项实验,准备用遍布3000平方公里的1600个粒子探测器对宇宙射线进行探测,以图解开这一宇宙之谜。
  
  悬案五黑暗物质
  
  上世纪70年代末,美国天文学家维拉・鲁宾发现银河系的一个不规则现象: 根据重力法则,银河系应该早就土崩瓦解。银河群星之所以围绕一个中心点旋转,是因为相互的重力吸引产生出了一个向心力。然而,银河系的可见物质质量根本不足以产生这样巨大的向心力。这就意味着银河系还存在着一些肉眼看不见的“黑暗物质”。
  科学家进而断定,宇宙中的90%都是由黑暗物质组成的,然而黑暗物质到底是什么,目前没有一个科学家回答得出来。据美国天文学家维拉・鲁宾称,如果让他选,他更愿意相信牛顿力学存在问题,也不愿意相信宇宙中存在一些看不见的黑暗粒子。
  
  悬案六黑暗能量
  
  黑暗能量是物理学上最著名、最令人困惑的问题之一。根据万有引力,宇宙膨胀将会减速,然而1998年两组美国天文学家在测量一批超新星的飞离速度和距离时,不约而同地得出同一个惊人结果:宇宙膨胀不仅没有减速,相反正在加速!也就是说,宇宙除了万有引力外,必定还存在一种更强的斥力,科学家将其称之为“真空斥力”,对应的能量就被称为“黑暗能量”,这一发现被《科学》杂志列为1998年最重要的科学发现之一。
  然而,黑暗能量究竟是如何产生的?与黑暗物质有何关系?它们遵从什么样的物理定律?科学家至今一无所知。
  
  悬案七“海盗”号发现的火星甲烷
  
  1976年7月20日,“海盗”号火星探测器登陆火星,它上面装有美国科学家吉尔伯特・列文的生命探测设备,科学家们一致同意,如果列文的科学仪器在火星泥土中探测到含有碳14的甲烷辐射,那么火星上就一定存在着生命。“海盗”号的探测结果让人振奋,它从火星表面铲出了一些混有碳14养分的土壤,探测结果显示,有某种火星生物摄下了这种土壤养分,消化后排出了含有碳14的甲烷气体。
  然而,“海盗”号火星探测器上也装着另一个探测有机分子的设备,该设备却显示火星上没有任何生命信号。许多NASA科学家开始对列文的探测仪器表示怀疑,认为它产生的也许是一个错误数据。争吵持续了近30年,直到“机遇”号、“勇气”号也飞上了火星,这一争议仍在持续。

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