暗物质有多暗

来源:《科学手记》时间:2021-03-03

近年以来,科学上有一个叫“暗物质”的名辞,被讨论得沸沸扬扬,许多大型研究以寻找暗物质为目标,也有一些研究计划声称找到了可能的暗物质,其实谈论暗物质有点像谈论爱因斯坦的相对论,人人都在谈论,却没有多少人真正确知是什么。

说起暗物质,这个名词的内容其来有自,现在讨论宇宙物质源起的理论,主流的看法多接受所谓的“大爆炸理论”,“大爆炸理论”说宇宙开始于一个高能量高温度的原点,尔后温度能量降低,渐渐形成我们现今的世界,这个“大爆炸理论”当然是大胆的假设,以宇宙浩瀚之大,人类探索能力相对之小,如何求证,其困难不问可知,而“暗物质”正是解决其中困境的一个未知答案。

近代科学朝向如此一个直究宇宙源起的思维,当然是其来有自,一般科学史研究都同意,萌起于欧洲的近代科学,上承的是两千年前希腊的那个自然宇宙哲思,在希腊的自然宇宙哲思中,便有寻找宇宙最基本结构物“原子”的传统,而在希腊文中的“原子”那个字,就是物质不可再分割的最小结构物。

如果回顾近代科学三百多年的历史,朝向追寻物质最小结构物的所谓“化约论”,也就是朝向愈来愈小尺度的探索,一直是主流的趋向,物理学的找寻最小粒子如是,生命科学的基因决定论亦如是。

当然探询宇宙源起的“大爆炸理论”,则是向着另外一个极大尺度的探索,表面上看似乎是相反的方向,其实追究根本,其精神却是一致的,那就是探究宇宙最极端的领域,得知最后的真理,这个背后也有一个近代科学所承传的文化因素。

许多讨论近代科学萌起的历史,都 谈到所谓“科学”与“宗教”的对立冲突,其实“近代科学”与“基督宗教”有的是“千丝万缕”的“依违相生”关系,一般泛论的所谓“理性科学”取代了“迷信宗教”,如不说是误谬认知,至少是过于简化其事了。

光看其实当前流行的宇宙论“大爆炸理论”,便可以看出“近代科学”与“基督宗教”的“孪生关系”。当今十四世达赖喇嘛曾经写过一本书,原本的英文书名《一个原子中的宇宙》(The Universe in a Single Atom),其实不如中文译名《相对世界的美丽》来得传神。

达赖喇嘛除了自幼的逻辑思辩教育,由于对科学有深厚兴趣,与譬如德国量子力学晚期物理学家冯魏裁克(Carl von weizsäcker)等一些重要科学家多有深交,对近代科学认识深刻,让他的这本谈论科学的著作,不只有知识的复诵,更有思想的质疑。

在《相对世界的美丽》中,对于近代 科学宇宙源起的思考,他认为以佛学的因果律的观点。“宇宙有一个单一、明确起点”的这种想法是很有疑问的。如果真存在这样一个绝对起点,从逻辑上只能有两个选择:

第一是有神论,也就是说,宇宙是由一个完全超越我们的智慧主宰所创造,因此祂完全在我们的因果律限制之外。

第二项选择是,宇宙是无中生有,无因自生的。佛学对这两种选择都无法接受。如果宇宙是由一超越的主宰所创造,那么哲学本体论的问题就转到这个超越主宰身上,祂是如何的一种现实与存在?祂又是谁所创造的?这段论述不但展现出“近代科学”与“基督宗教”的“依违纠葛”关系,“大爆炸理论”的有神论意涵,喻示的正是两者的“孪生关系”,近代科学的宇宙论探索,正是在一个“基督教文化”的大氛围中萌生,摸索前进。

我很认识的一位在与探索暗物质密切相关领域的国际一流物理学家,他在一个科学报告中,曾经用一个半似戏谑,其实相当真切的事例,讨论了暗物质的探索。他说要向美国能源部申请一个十美元的研究计划,买一支抓蝴蝶的网子,然后在空中挥动这支网子来捕捉暗物质。他说他找到暗物质的机会,和当前许多大型实验计划一样多(或一样少)。

在之前的文章中也曾写过,以目前我们所知宇宙的浩瀚无垠,以及我们探测能力的局促有限,诸如暗物质等宇宙天象的探索,其实十分类似于在一个火灾现场,仅凭借着一颗碳粒去论断火灾的起因一样。

如同上世纪六○年代最早创造出“黑洞”这个天文学名词的著名物理学家惠勒(John Wheeler)所说的,“不要去追赶巴士、女人和天文学理论,因为过十分钟又会有一个新的冒出来。”针对近时的天象宇宙发现,可说最是传神。

一点不错,这就是当前一些科学研究面对的困境,如同在二十多年前出版了《科学之终结》一书的美国著名科学作家霍根(John Hogan)说的,科学的日益面对困境,正是因为科学过去成功解决的多是因果简近,范围局限的现象,现在科学开始试图解答宇宙的大哉之问,譬如宇宙物质的起源,生命的本质,都是复杂多因,事涉广邈的,科学自是力有未逮。

大物理学家杨振宁在一篇讨论二十世纪物理学发展主旋律文章的后记中曾经说到,由于人类面临大量的问题,二十一世纪物理学很可能被各种应用问题所主导,这些当然非常非常重要,但是与二十世纪的主旋律相比较,它将缺乏诗意和哲学的质量。

思维缺乏诗意和哲学质量的现下科学,虽说渐临蹙境,但困于制式化的科研体系,一时间恐还难有改变,而执念过去看似成功经验的致用运作,在趋利求功的人性本质推波助澜之下,将继续带领我们,走向不可知的未来。

 

作者:江才健。原载于《科学手记》 2021.3。