科學家的選擇

霍思伊

暗物質到底是什么？它真的存在嗎？

在2400米厚的巖層下，科學家正在研究這個問題。去中國錦屏地下實驗室探訪前，我閱讀了大量文獻，也研究了不同實驗方法，從直接探測、間接探測，再到利用大型強子對撞機親自“制造”暗物質，試圖在腦海中構建一個人類探索暗物質的完整坐標系，再在其中找到錦屏的錨點。但很快發現，真正吸引我的，并非不同研究路線和進展，而是它們共同的“失敗”。

100多年了，人類還沒找到暗物質。21世紀初，美國物理學家聚到一起，討論100年里物理學的頭號難題，排名第一的就是暗物質，直到現在，它仍是物理學天空中最令人迷惑的一朵烏云。根據理論預測，暗物質可能分布的能區非常廣，不同技術路線就像在千里防線上的不同位置發起進攻，但其實，所有這些進攻點加起來，也只占暗物質能區中的很小一部分。因此，雖然國際上暗物質領域的競爭非常激烈，不同團隊之間你追我趕，但如果尋找暗物質是一場長跑，人類距離終點可能還有非常遠的距離。

當一場漫長的追尋始終沒有結果，且需要投入越來越多的巨額資金，科學家該怎么選擇？是更進一步，還是調轉船頭？

從20世紀七八十年代就流行起來的暗物質主流候選者WIMP粒子（弱相互作用大質量粒子）近年頻遭質疑，繼WIMP之后，軸子成了新的寵兒，這是一種比WIMP輕得多的粒子。而這兩個理論背后，幾百個暗物質理論已經如過眼云煙，科學也像時尚一樣，總會有新的潮流。但上海交通大學Panda X實驗組發言人劉江來對我說，堅持經典雖然“相對保守”，還是要在這個方向繼續走下去。因為WIMP模型背后是超對稱的美，它非常簡潔、優雅，如果說整個物理學是一個大的拼圖，當一種理論能同時拼上拼圖中的好幾塊，這不應該是造物主的一個巧合。

還有人給暗物質研究潑冷水，大多數理論都假設暗物質和普通物質之間存在弱相互作用，但如果這種假設根本就是錯的呢？劉江來說，作為一個科學家，我們就生活在當下這個時代，也只能做好這個時代的事。

在我看來，科學史上，面臨同樣困難的案例有很多，但在暗物質故事中，有物理學最本質的美，不僅是世界結構的抽象之美，還有科學家作出選擇的過程本身所迸發的美。科學沒有無用功，有結果和沒結果，在科學上其實都是有意義的結果。

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9/2024 總第1131期

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