■ 陳壯叔

在20世紀(jì)60年代，美國(guó)軍用衛(wèi)星觀測(cè)到了伽馬射線暴，由此引起了天文界的興趣，并成為最大的天文學(xué)困惑之一。由于暴的時(shí)間短暫，故長(zhǎng)期未能對(duì)暴精確定位，理論界對(duì)暴的機(jī)制也眾說(shuō)紛紜。直到20世紀(jì)90年代初，加利福尼亞大學(xué)的胡斯累提出塌縮星模型（目前被視為標(biāo)準(zhǔn)模型，可是在觀測(cè)上未能獲得理想的結(jié)果），在這徘徊之際，突起異軍。最近，克策凡立提出了伽馬暴成因的超對(duì)稱說(shuō)，雖爭(zhēng)議頗多，但他卻自認(rèn)，此說(shuō)出自宇宙學(xué)的最新成就。

在整個(gè)宇宙的每一個(gè)角落，時(shí)空一直在冒泡，它們不時(shí)地進(jìn)入存在，又塌縮回星空。在極大部分時(shí)刻，泡是無(wú)害的，但在任一時(shí)刻，它都可能釋放災(zāi)難性的后果，撕裂整個(gè)空間，毀滅宇宙和其中的一切。不過，在宇宙誕生的130余億年來(lái)，還沒有出現(xiàn)過這樣的殺手論。而克策凡立相信，時(shí)空泡每天都在撕裂星球。若他是對(duì)的，那么宇宙要比我們所認(rèn)識(shí)的危險(xiǎn)得多。

這是一個(gè)有爭(zhēng)議的思想。亞拉巴馬大學(xué)的克策凡立作為一位物理學(xué)家，他說(shuō)，冒泡宇宙的思想出于這一概念，即空間可存在于不同的狀態(tài)，就如同水，按其所含的能量，分別處于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。1998年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙在加速膨脹，而不是如人們想象的那樣，膨脹應(yīng)減速下來(lái)。后來(lái)宇宙學(xué)家解釋說(shuō)，這是由于宇宙真空空間充滿了神秘的暗能量。

沒有人知道暗能量是什么東西，但它的存在說(shuō)明空間遠(yuǎn)不是一個(gè)沒有東西的、真正真空的無(wú)。而含有暗能量的假真空，可衰變成真真空，而這種衰變是一個(gè)量子過程，帶有自發(fā)性。

計(jì)算表明，在空間中，衰變成真真空的概率是非常小的。即使如此，真空衰變過程還是引起了科學(xué)家的興趣，因?yàn)樵谡麄€(gè)宇宙中，真真空的泡一直在自發(fā)地形成。泡的大小不同，按量子論的定律，傾向于形成微小泡。泡一旦形成，它要么成長(zhǎng)，要么塌縮，這取決于它的大小和周圍的密度。

物理學(xué)家認(rèn)為，不僅在宇宙空間會(huì)出現(xiàn)真空泡，即使在物質(zhì)中也會(huì)形成泡。克策凡立說(shuō)，若出現(xiàn)在白矮星內(nèi)部，那就會(huì)造成災(zāi)難性的后果。

白矮星其實(shí)是超密的恒星核心。當(dāng)恒星燃盡其核燃料后，在其自身物質(zhì)的引力下，塌縮到地球般大小。阻止白矮星進(jìn)一步擠壓的唯一原因，是原子中電子的相互斥力。泡利不相容原理說(shuō)，原子中不能容納運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子。

電子需要不小的能量來(lái)抵制引力的擠壓，這意味著白矮星是散布在宇宙中的能量庫(kù)。最近，克策凡立等人研究了這個(gè)問題：若電子一旦不遵守泡利原理，那會(huì)發(fā)生什么情況呢？他說(shuō)，“在那種情況下，它們將塌縮到一起”。繼而，電子用來(lái)抗拒引力擠壓的能量將在一瞬間以伽馬射線的形式放射出來(lái)。

按他們的計(jì)算，在這種條件下，一顆白矮星能自發(fā)地恢復(fù)生命。然后在2秒內(nèi)，這個(gè)復(fù)活的星球尸體又轉(zhuǎn)變成黑洞，此時(shí)，它將釋放大量能量，整個(gè)宇宙都將看到這個(gè)伽馬射線暴。

這豈不是不顧泡利原理的反科學(xué)嗎？不，這是可能的。只要一個(gè)有名的科學(xué)理論允許即可。這個(gè)理論就是超對(duì)稱論，它形成于20世紀(jì)70年代。在人們尋找一種單一、統(tǒng)一力的（即把我們今天所見的四種基本力整合在一起。）努力中，超對(duì)稱論就此脫穎而出。

根據(jù)超對(duì)稱論，我們今天所見的各種粒子，都有各自的較重的伙伴（粒子）。迄今，還沒有人見到過這種超對(duì)稱伙伴，那是因?yàn)楝F(xiàn)在沒有一座粒子加速器，其能量足以產(chǎn)生超對(duì)稱伙伴。但若超對(duì)稱是正確的，那么大爆炸后的第一個(gè)瞬間，宇宙可能被夸克和輕子的超對(duì)稱伙伴所淹沒（它們被稱為S夸克和S輕子，都在單一力的控制之下）。

而一般粒子與它們的超對(duì)稱伙伴之間的主要不同，在于它們的量子特性（自旋）。正是自旋禁止兩個(gè)以上電子占有同一空間，但是這個(gè)限制不適用于電子的超對(duì)稱伙伴——S電子。

在嬰兒宇宙中，電子和S電子具有相同的質(zhì)量，且能不斷地相互轉(zhuǎn)換。但隨著宇宙的膨脹和冷卻，超對(duì)稱破缺了，伙伴粒子獲得額外的質(zhì)量，并脫開了它們較輕的伙伴，電子跟S電子就此分手。

根據(jù)克策凡立的計(jì)算，超對(duì)稱可在任何真真空泡中存在。若在白矮星內(nèi)涌現(xiàn)出一個(gè)泡，它將在這種超密環(huán)境中成長(zhǎng)，并在幾秒內(nèi)撕破這顆死星。當(dāng)泡吞沒這顆死星時(shí)，超對(duì)稱將重新出現(xiàn)，而電子將再一次跟它的S電子相互替換，擺脫了泡利原理的束縛。一個(gè)具有S電子的白矮星，將在伽馬射線暴中塌縮成黑洞。

不過宇宙的其余部分不會(huì)遭殃?？瞬叻擦⒌睦碚撜f(shuō)，當(dāng)泡碰上白矮星表面時(shí)，它會(huì)停止膨脹，這是因?yàn)槭艿街車兔芏瓤臻g的阻撓。

克策凡立關(guān)于伽馬暴的超對(duì)稱說(shuō)頗有爭(zhēng)議，大多數(shù)天體物理學(xué)家并不認(rèn)同。但克策凡立說(shuō)，那是因?yàn)樗麄兤裆袥]有認(rèn)識(shí)到，生活在一個(gè)超對(duì)稱統(tǒng)治的宇宙中的真實(shí)意義。雖然超對(duì)稱是一個(gè)受尊重的理論，但至今尚無(wú)實(shí)驗(yàn)或觀測(cè)的證據(jù)。因此，克策凡立知道，把超對(duì)稱視為伽馬暴的成因，在許多人眼里無(wú)異于邪說(shuō)。

現(xiàn)在事態(tài)似乎發(fā)生了變化，克策凡立的理論已在一些著名的雜志上發(fā)表。這是因?yàn)?，隨著觀測(cè)到更多的伽馬暴，人們發(fā)現(xiàn)很難完全跟塌縮星理論相吻合。塌縮星模型是建立在30倍以上太陽(yáng)質(zhì)量的基礎(chǔ)上的，當(dāng)它在自身引力下塌縮成黑洞時(shí)，就輻射出伽馬射線。該模型的支持者曼生說(shuō)：“迄今，這個(gè)模型有一兩個(gè)觀測(cè)過的伽馬暴做后盾。我想，要做出定論，得看塌縮星模型是否能跟所有觀測(cè)到的伽馬暴吻合?！贝送?，人們還對(duì)噴流的機(jī)制感到疑惑，這種物質(zhì)噴流出自黑洞近旁，并被加速到近光速。

曼生希望天文學(xué)家從觀察活動(dòng)星系和太陽(yáng)中取得一些線索，它們也放射高速噴流。“我想，活動(dòng)星系和太陽(yáng)耀斑是一個(gè)連續(xù)體（指其噴流）的另一端。而磁力驅(qū)動(dòng)的噴流可發(fā)生在許多（能量）量級(jí)上?！比羲菍?duì)的，那么僅需數(shù)學(xué)上下工夫就行了。

而克策凡立理論的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是它沒有噴流的麻煩。根據(jù)他的模型，伽馬暴是超對(duì)稱反應(yīng)的自然結(jié)果。觀測(cè)似乎也支持他。而塌縮星模型在伽馬暴發(fā)生時(shí)，還伴有光學(xué)暴。但在實(shí)際觀測(cè)上，只能見到一些伽馬暴有光學(xué)余暉。

塌縮星模型的支持者爭(zhēng)辯說(shuō)，這可能是由于伽馬暴處在空間的塵埃區(qū)域，塵埃遮住了可見光。但更多的人相信，那是由于望遠(yuǎn)鏡的動(dòng)作不夠快，未能抓住迅速衰減的余暉。當(dāng)天文學(xué)家在爆炸時(shí)刻之內(nèi)，很好地將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)伽馬暴，確實(shí)“暗”暴的數(shù)目下降了。雖然余暉比天文學(xué)家預(yù)期的還要暗，但仍有大約1/5的伽馬暴完全看不到余暉。

不過，克策凡立理論也有不少地方有待改進(jìn)。例如，望遠(yuǎn)鏡看到伽馬暴的形狀有如筆形，而在其模型中，伽馬射線朝著各方向射出。為此，他的小組在計(jì)算機(jī)上對(duì)一個(gè)被真空衰變吞沒的白矮星做了模擬，結(jié)果令人鼓舞。在白矮星內(nèi)，S電子密度的起伏在發(fā)出伽馬暴時(shí)被放大了。隨著伽馬射線穿過周圍的S電子云，它們進(jìn)一步激發(fā)同一方向的放射，這種情況十分類似于激光器發(fā)出的狹窄射束。這暗示出，伽馬暴傾向于對(duì)某個(gè)方向加強(qiáng)其射束。

當(dāng)伽馬暴在一片疑云中時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的時(shí)刻，人們都在等待美國(guó)航空航天局雨燕X射線天文臺(tái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，這是專門為觀測(cè)伽馬暴而設(shè)計(jì)的。當(dāng)伽馬暴出現(xiàn)時(shí)，它能即刻搜索1/6的天空，并在幾秒之內(nèi)對(duì)準(zhǔn)其位置，觀測(cè)伽馬暴和其X射線輻射。它的光學(xué)鏡指向暴的光學(xué)余暉。

至今，雨燕X射線天文臺(tái)已運(yùn)行近10年了。很快，天文學(xué)家將知道，克策凡立的模型是否具有追隨價(jià)值。雨燕X射線天文臺(tái)能從幾百個(gè)伽馬暴中捕捉到伽馬射線、X射線、紫外線和可見光。若伽馬暴有光學(xué)余暉，它的紫外和光學(xué)鏡將看到它們，若光學(xué)余暉比預(yù)期的少，那么塌縮星模型至少須做重大修改。而這正是克策凡立想要的缺口，以使天文學(xué)家認(rèn)真對(duì)待他的理論。