科學(xué)家的選擇

霍思伊

暗物質(zhì)到底是什么？它真的存在嗎？

在2400米厚的巖層下，科學(xué)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(xiàn)，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(qiáng)子對撞機(jī)親自“制造”暗物質(zhì)，試圖在腦海中構(gòu)建一個人類探索暗物質(zhì)的完整坐標(biāo)系，再在其中找到錦屏的錨點。但很快發(fā)現(xiàn)，真正吸引我的，并非不同研究路線和進(jìn)展，而是它們共同的“失敗”。

100多年了，人類還沒找到暗物質(zhì)。21世紀(jì)初，美國物理學(xué)家聚到一起，討論100年里物理學(xué)的頭號難題，排名第一的就是暗物質(zhì)，直到現(xiàn)在，它仍是物理學(xué)天空中最令人迷惑的一朵烏云。根據(jù)理論預(yù)測，暗物質(zhì)可能分布的能區(qū)非常廣，不同技術(shù)路線就像在千里防線上的不同位置發(fā)起進(jìn)攻，但其實，所有這些進(jìn)攻點加起來，也只占暗物質(zhì)能區(qū)中的很小一部分。因此，雖然國際上暗物質(zhì)領(lǐng)域的競爭非常激烈，不同團(tuán)隊之間你追我趕，但如果尋找暗物質(zhì)是一場長跑，人類距離終點可能還有非常遠(yuǎn)的距離。

當(dāng)一場漫長的追尋始終沒有結(jié)果，且需要投入越來越多的巨額資金，科學(xué)家該怎么選擇？是更進(jìn)一步，還是調(diào)轉(zhuǎn)船頭？

從20世紀(jì)七八十年代就流行起來的暗物質(zhì)主流候選者WIMP粒子（弱相互作用大質(zhì)量粒子）近年頻遭質(zhì)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(zhì)理論已經(jīng)如過眼云煙，科學(xué)也像時尚一樣，總會有新的潮流。但上海交通大學(xué)Panda X實驗組發(fā)言人劉江來對我說，堅持經(jīng)典雖然“相對保守”，還是要在這個方向繼續(xù)走下去。因為WIMP模型背后是超對稱的美，它非常簡潔、優(yōu)雅，如果說整個物理學(xué)是一個大的拼圖，當(dāng)一種理論能同時拼上拼圖中的好幾塊，這不應(yīng)該是造物主的一個巧合。

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

在我看來，科學(xué)史上，面臨同樣困難的案例有很多，但在暗物質(zhì)故事中，有物理學(xué)最本質(zhì)的美，不僅是世界結(jié)構(gòu)的抽象之美，還有科學(xué)家作出選擇的過程本身所迸發(fā)的美?？茖W(xué)沒有無用功，有結(jié)果和沒結(jié)果，在科學(xué)上其實都是有意義的結(jié)果。

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9/2024 總第1131期

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