現(xiàn)代科學(xué)中的兩起失蹤案

自從有了質(zhì)量概念以來，人們一直認(rèn)為質(zhì)量在任何時(shí)候都是一樣的。愛因斯坦卻提出新的見解:當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)量會(huì)增加，這時(shí)物體的總質(zhì)量應(yīng)等于物體靜止時(shí)的質(zhì)量加上這部分增加的質(zhì)量。這兩種質(zhì)量可以相互轉(zhuǎn)化；不過，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，任何一種變化，在變化前后總的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)保持不變。β衰變發(fā)現(xiàn)后，卻出現(xiàn)了意外的情況:中子放出一個(gè)電子，轉(zhuǎn)變成質(zhì)子，質(zhì)子與電子的靜止質(zhì)量之和要比中子的靜止質(zhì)量小一些。按照相對論的觀點(diǎn)，這部分靜止質(zhì)量應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)化為放出來的電子的質(zhì)量增益，即相當(dāng)于七十八萬電子伏特的動(dòng)能，可是在實(shí)驗(yàn)中卻怎么也測不到具有這么大能量的電子。是質(zhì)量守恒定律和相對論錯(cuò)了，還是β衰變的實(shí)驗(yàn)不對?或是有哪一個(gè)不知名的“小偷”把這部分能量“偷”走了?這一“能量失蹤案”吸引了很多科學(xué)家。1932年，年輕的瑞士物理學(xué)家泡利提出一個(gè)假說:理論沒有錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)也千真萬確，增益的能量是β衰變中產(chǎn)生的一種新粒子帶走了。這種新粒子是什么?1956年，美國物理學(xué)家柯萬等人在中子群中把它找到了，這就是中微子的發(fā)現(xiàn)。

怎樣才能捕獲行蹤詭秘的中微子呢?根據(jù)天體物理學(xué)的理論，太陽在由四個(gè)氫核聚合為一個(gè)氦核的反應(yīng)過程中，會(huì)產(chǎn)生極多的中微子射向宇宙太空，每秒鐘傾瀉到地面每平方厘米的小面積上，竟有幾百億顆太陽中微子。但是，經(jīng)過十八年的追捕，得到的中微子卻極少。經(jīng)反復(fù)檢查，實(shí)驗(yàn)儀器和方法都沒有問題。那么多的中微子到哪里去了呢?這件“太陽中微子失蹤案”又引起了科學(xué)家的極大興趣。

理論與實(shí)踐的尖銳矛盾發(fā)人深思，推動(dòng)人們進(jìn)行深入的探索，在短短的幾年里就有十多種假說涌現(xiàn)出來。有人計(jì)算，如果降低太陽內(nèi)部重元素的含量；或者降低太陽的溫度；要是太陽內(nèi)部的自轉(zhuǎn)比表面快得多；倘若太陽核心有強(qiáng)達(dá)十億高斯的磁場；等等，就能使太陽中微子的理論值與觀測值相符合。又有人猜想，太陽中微子并不僅僅是由氫核聚合成氦核的反應(yīng)產(chǎn)生的，而可能是其他的核反應(yīng)起著主要作用。也有人懷疑，是否中微子在飛向地球的漫長路程中發(fā)生了衰變?還有人揣測，是否太陽中有某種粒子專門拉著中微子不讓飛出?如此等等，眾說紛紜，但何為問題癥結(jié)?到現(xiàn)在還是個(gè)問號(hào)。

從“能量失蹤案”引出泡利中微子假說，從檢驗(yàn)中微子假說引出“太陽中微子失蹤案”，從“太陽中微子失蹤案”又引出太陽中微子假說，這種在驗(yàn)證一個(gè)假說的過程中又引申出更多假說的情形，在科學(xué)史上是屢見不鮮的。這就告訴我們，在檢驗(yàn)一種科學(xué)假說的時(shí)候，獲得正面數(shù)據(jù)證實(shí)假說，固然是有意義的；而當(dāng)這個(gè)假說捉襟見肘時(shí)，從中啟迪新的思想，提出新的假說，進(jìn)行新的探索，則是更富有成效的活動(dòng)。

(曉成根據(jù)《漫話科學(xué)假說》一書摘編，原著:楊德榮)