世界１３大科學“無解懸案”（一）

編者按科學可以解釋很多奇怪的事情，然而，還有一些宇宙之謎仍是目前的科學所無法解釋的。本刊第９期、第１０期刊載１３大科學之謎，敬請讀者留意。

懸案一柯伊伯帶懸崖

如果人類能夠乘坐太空船飛到遠離冥王星外的太陽系邊緣，將可以看到一些奇怪的事情。當太空船飛過充滿小行星的柯伊伯帶后，將會陡然遇上一片茫茫的虛空，就好像開車駛上山頂后突然掉入懸崖一樣。

天文學家將太陽系邊緣的一分界點稱做“柯伊伯帶懸崖”，因為在那兒，太突巖石的數量突然間降低。是什么引發了這一奇異的現象？唯一的解釋就是第１０顆行星的存在。然而，這一行星并不是只能算做小行星的夸奧爾或塞德娜，而應該是一顆和地球或火星同樣大小的星體，它的引力橫掃了該地區的所有太空巖石殘骸。

據美國科羅拉多州西南研究協會天文學家阿蘭·斯頓稱，盡管證據顯示有“第１０行星”的存在，然而至今卻沒有一個能夠發現這顆“寓言”中的第１０行星。

懸案二“行驅者”號的出軌怪事

“先驅者”１０號探測器于１９７２年發射，“先驅者”１１號也于一年后升空，如今兩艘探測器都已永遠消失在浩淼外的太空中。然而，在它們與人類最后失去聯系前，科學家發現，兩個探測器的運行軌道顯然都背離了科學家按“萬有引力”算出的軌道?？茖W家發現，有某種“神秘的力量”在推動或拉扯著兩個探測器，從而導致它們加速飛行。盡管這一加速度非常小，然而它卻足以使“先驅者”１０號偏離了原先軌道４０萬公里，“先驅者”１１號同樣如此。沒有人知道這是什么原因，一些可能的解釋：譬如軟件錯誤、太陽影響、燃料泄漏等都已被排除。

要解開這一謎團，唯一的方法就是再向太陽系派出一艘太空船，探測那兒是否存在不同尋常的重力影響。而這樣的探測器造價將在３億～５億美元之間。

懸案三奇異的宇宙熱平衡

我們的宇宙令人難以置信地相似，從可見宇宙的一端到另一端，科學家發現宇宙微波背景輻射在所有地方都保持相同的溫度。盡管宇宙兩端的距離相隔２８０億光年，而我們的宇宙年齡卻只有１４０億年。

沒有任何東西可以比光速更快，因此熱輻射不可能在宇宙大爆炸后，可以以兩倍光速穿越２８０億光年的距離，中和宇宙中的冷點和熱點，達到現在的熱平衡。

對于宇宙學家來說，宇宙視界問題是一個巨大的頭痛問題?？茖W家懷疑，也許宇宙在某一時間曾經超速膨脹過，劍橋大學天文學家馬丁·里斯說：“宇宙超速膨脹也許可以解釋這一現象，但沒有人知道宇宙為什么會超速膨脹?！苯Y果只能是一個問題沒解決，反而又引發另一個懸案。

懸案四不應該存在的宇宙射線

１０年來，日本物理學家觀測到了一些根本不應該存在的宇宙射線。宇宙射線是同粒子——主要是質子以及一些重原子核組成的，它們以接近光速的速度穿過宇宙。地球上能夠探測到的宇宙射線，大多來自一些特別事件，譬如超新星爆炸等。宇宙射線粒子穿越太空后，將會與遍布宇宙的低能量光子互相碰撞，從而漸漸喪失能量。根據愛因斯坦的狹義相對論，銀河系外的宇宙射線抵達地球時，由于路上遭遇太多的碰撞，它們的最大能量將只有５乘以１０的１９次方電子伏特，這一現象被稱做“ＧＸＫ限制”。

然而在過去的１０年中，日本東京大學的科學家通過遍布１００平方公里內的１１１個粒子探測器（ＡＧＡＳＡ探測網），探測到了好幾次突破“ＧＺＫ限制”的宇宙射線。從理論上來說，這些宇宙射線只能來自銀河系內，但科學家卻無法找到它們的銀河系來源。

一種可能是，ＡＧＡＳＡ的探測結果是錯誤的；另一種可能是，愛因斯坦是錯誤的。為了解決這一疑問，科學家在阿根廷門多薩展開了另一項實驗，準備用遍布３０００平方公里的１６００個粒子探測器對宇宙射線進行探測，以圖解開這一宇宙之謎。

懸案五黑暗物質

上世紀７０年代末，美國天文學家維拉·魯賓發現銀河系的一個不規則現象： 根據重力法則，銀河系應該早就土崩瓦解。銀河群星之所以圍繞一個中心點旋轉，是因為相互的重力吸引產生出了一個向心力。然而，銀河系的可見物質質量根本不足以產生這樣巨大的向心力。這就意味著銀河系還存在著一些肉眼看不見的“黑暗物質”。

科學家進而斷定，宇宙中的９０％都是由黑暗物質組成的，然而黑暗物質到底是什么，目前沒有一個科學家回答得出來。據美國天文學家維拉·魯賓稱，如果讓他選，他更愿意相信牛頓力學存在問題，也不愿意相信宇宙中存在一些看不見的黑暗粒子。

懸案六黑暗能量

黑暗能量是物理學上最著名、最令人困惑的問題之一。根據萬有引力，宇宙膨脹將會減速，然而１９９８年兩組美國天文學家在測量一批超新星的飛離速度和距離時，不約而同地得出同一個驚人結果：宇宙膨脹不僅沒有減速，相反正在加速！也就是說，宇宙除了萬有引力外，必定還存在一種更強的斥力，科學家將其稱之為“真空斥力”，對應的能量就被稱為“黑暗能量”，這一發現被《科學》雜志列為１９９８年最重要的科學發現之一。

然而，黑暗能量究竟是如何產生的？與黑暗物質有何關系？它們遵從什么樣的物理定律？科學家至今一無所知。

懸案七“海盜”號發現的火星甲烷

１９７６年７月２０日，“海盜”號火星探測器登陸火星，它上面裝有美國科學家吉爾伯特·列文的生命探測設備，科學家們一致同意，如果列文的科學儀器在火星泥土中探測到含有碳１４的甲烷輻射，那么火星上就一定存在著生命。“海盜”號的探測結果讓人振奮，它從火星表面鏟出了一些混有碳１４養分的土壤，探測結果顯示，有某種火星生物攝下了這種土壤養分，消化后排出了含有碳１４的甲烷氣體。

然而，“海盜”號火星探測器上也裝著另一個探測有機分子的設備，該設備卻顯示火星上沒有任何生命信號。許多ＮＡＳＡ科學家開始對列文的探測儀器表示懷疑，認為它產生的也許是一個錯誤數據。爭吵持續了近３０年，直到“機遇”號、“勇氣”號也飛上了火星，這一爭議仍在持續。