人類離揭示世界全部奧秘究竟有多遠

盧曙火

現代科技突飛猛進、日新月異，知識信息總量呈爆炸性增長。科技的發展似乎使人感到，人類揭示大千世界的全部奧秘已指日可待了。然而，科技越是發展，人類的認識越是深廣，人們逐漸懂得，人類離認識宇宙的全部奧秘還相距甚遠。中國科學院院長白春禮在給重慶大學的研究生們作科技報告時就曾指出，“我們現在已知的世界僅占全部世界的4%。為了進一步的發展，我們需要創新、需要革命，以建立新的理論框架。”

“4%”這個數據不是隨便得出的，而是有著嚴密的科學依據。原來，在整個宇宙中，明物質即能發光或能反射光線的普通物質只占4%，剩下96%的物質是什么還不清楚。這個數據告訴我們，宇宙之大，乾坤之廣，是人類無法想象的，人類要完全認識宇宙，還有很長很長的路要走。

為何已知世界占比如此之少

人類對已知世界的認識僅占全部的4%，基于“大爆炸宇宙論”。“大爆炸宇宙論”認為，宇宙是由一個致密熾熱的奇點于137億年前的一次大爆炸后膨脹形成的。20世紀40年代末，“大爆炸宇宙論”的鼻祖伽莫夫認為，我們的宇宙正沐浴在早期高溫宇宙的殘余輻射中，其溫度約為6K（開氏度，過去也曾被稱為絕對溫度，熱力學溫度單位，1K與1℃大小相等，但計算起點不同。攝氏度以冰水混合物的溫度為起點，而開氏度是以絕對零度作為計算起點，即-273.15℃=0K）。1964年，美國貝爾電話公司的年輕工程師彭齊亞斯和威爾遜在調試巨大的喇叭形天線時，出乎意料地接收到一種無線電干擾噪聲，各個方向上信號的強度都一樣，而且歷時數月無變化。他們在排除儀器本身毛病或者棲息在天線上的鴿子引起的種種因素后，依然接收到那種無法解釋的噪聲。這種噪聲的波長在微波波段，對應于有效溫度為3.5K的黑體輻射出的電磁波。經過進一步測量和計算，他們得出輻射溫度是2.7K，稱之為3K宇宙微波背景輻射。這一發現，極大地鼓舞了許多從事大爆炸宇宙論研究的科學家，因為這竟與理論預言的溫度如此接近！彭齊亞斯和威爾遜也因此在1978年獲得了諾貝爾物理學獎。

接著問題又出現了。既然宇宙起源于一次大爆炸，那么根據力學和萬有引力定律，離大爆炸中心點越遠的星系，其飛離中心點的速度也應該越慢。但科學家卻發現，宇宙中越往外的星系，飛離中心點的速度不是衰減下去，反而變得越快。于是，科學家大膽地推斷：宇宙中一定有某些物質和能量沒有被我們的天文觀測所發現，這些物質被稱為“暗物質”和“暗能量”。

根據萬有引力定律，有了物體（星體或氣團）圍繞星系運行的速度和該物體距星系中心的距離，就可以估算出星系范圍內的總質量，但是計算后發現，星系的總質量遠大于星系中可見星體的質量總和。最終，科學家推算出：星系中明物質占4%，96%是未被人們認識的物質，其中暗物質占23%，還有73%是導致宇宙加速膨脹的暗能量。這73%的數據就是根據宇宙加速膨脹所需要的能量計算出的。原來，“真空”中并非真的什么都沒有，只是物理的探測儀器探測不到罷了。

人類能認識世界其余96%的物質嗎

目前，科學家已發現暗物質、暗能量存在的直接證據。美國匹茲堡大學斯克蘭頓博士領導的一個多國科學家小組宣布，他們借助美國“威爾金森微波各向異性探測器”（簡稱WMAP）觀測宇宙微波背景輻射的微小變化，發現了暗能量存在的直接證據。作為宇宙“大爆炸”的“余燼”，宇宙微波背景輻射大約在“大爆炸”的38萬年后產生，其中的光子在宇宙中穿行時會經歷一系列物理過程，特別是在經過質量較大的星系時，這些光子將遭遇“引力陷阱”。斯克蘭頓等人介紹說，如果星系主要由普通物質組成，那么光子在落入“引力陷阱”以及逃逸出來的過程中，由于“陷阱”深度固定，其能量總體上將不會變化。但是，如果星系中包含暗能量，情況就會不同。由于暗能量有排斥力作用，光子在落入“引力陷阱”并逃出來的過程中，“陷阱”會逐漸變淺，能量反而增加。體現在微波背景輻射觀測圖上，經過這些星系區域的宇宙微波背景輻射溫度將出現微弱上升。斯克蘭頓博士采用WMAP以及另一項名叫“斯隆數字天宇測量”（簡稱SDSS）的技術，測定宇宙中星系的位置和彼此間距離，并對觀測數據進行了對比分析，結果發現，經過一些大質量星系區域的宇宙微波背景輻射溫度確實出現了微升。科學家認為，這一結論只有用暗能量才能解釋。

宇宙中所占比例最多的東西反而是人類最遲也是最難了解的，至今人類僅知道它們存在著，還不清楚它們的性質。暗物質、暗能量，將成為21世紀最大的科學謎團之一。科學家認為，暗能量的探測，會給能源研究帶來巨大的幫助，所以世界各國目前正在加緊對暗物質、暗能量的研究。目前，科學家已掌握了暗物質的蛛絲馬跡，如已發現暗物質粒子——中微子，但它在暗物質中只占很小的比例。諾貝爾獎獲得者、美籍華裔科學家丁肇中領導的團隊，借助阿爾法磁譜儀也已經發現680萬個正電子，這些正電子可能來自人類正在尋找的暗物質。

實際上，對于占到宇宙4%的明物質，我們也并沒有全部掌握它們的奧秘，需要進一步研究和探索，有許多領域正面臨突破。因此，每個人都應該珍惜自己的生命和青春，減少浮躁，靜心多學點東西，勇于探索，勇于創新，為世界科技進步多作貢獻！