要回答這個大問題,我們得先從小問題著手,比如說,我們是怎樣知道宇宙目前在膨脹的。我們敢說宇宙在膨脹,是根據(jù)我們附近星系的位置和運(yùn)動。如果把我們附近星系的位置和運(yùn)動放在一張圖上,圖中的一個軸表示時間,另一個軸表示遠(yuǎn)離我們的距離,就能看出星系距離我們越遠(yuǎn),遠(yuǎn)離我們的速度就越快。這就暗示著宇宙在膨脹。既然測量到宇宙正在膨脹,那么將來會怎樣呢?我們知道,影響這些星系運(yùn)動的一個因素就是星系質(zhì)量和暗物質(zhì)質(zhì)量的引力。引力會減緩膨脹,如果引力增強(qiáng)到足夠的程度,會使宇宙重新坍縮。為了證實(shí)到底會發(fā)生哪種情況,天文學(xué)家對宇宙中的物質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行了考察,發(fā)現(xiàn)宇宙中的質(zhì)量根本不足以使宇宙重新坍縮,所以說宇宙會永遠(yuǎn)膨脹下去。美國加州大學(xué)伯克利分校天體物理學(xué)家薩爾·波爾馬特、物理學(xué)家布萊恩·施密特以及亞當(dāng)·里斯對宇宙膨脹進(jìn)行了更進(jìn)一步的測算后發(fā)現(xiàn),膨脹并沒有減緩,實(shí)際上似乎在加快。這個震驚世人的發(fā)現(xiàn)為他們贏得了2011年的諾貝爾物理學(xué)獎。目前,科學(xué)界針對這一課題正進(jìn)行著大量的研究。然而,這些只是根據(jù)現(xiàn)有觀測在理論上得到的一個結(jié)果。從理論的角度來說,為什么會發(fā)生膨脹我們還根本說不清楚,還需要一些物理學(xué)家努力研究一番才行。如果有人能夠從理論的角度理解宇宙的加速膨脹,肯定還有一個諾貝爾獎在等著他。
中微子為什么會變味?
要解釋這個問題,得從電子開始。對一個以特定動量穿越空間的電子,可以用物質(zhì)波來描述。這種物質(zhì)波的波長取決于電子的質(zhì)量,它在運(yùn)動軌跡的某個位置的概率與波的強(qiáng)度成正比。那是一條平緩的線,所以很可能在其軌跡的任何地方被檢測到?,F(xiàn)在再看中微子。制造中微子的一個辦法是通過原子核B衰變,所以一個中子衰變,就產(chǎn)生一個反電子的中微子。中微子是中性的,所以可以試著把它寫成兩種中性狀態(tài)之和:反中微子狀態(tài)1和反中微子狀態(tài)2,各自有其具體的質(zhì)量,即質(zhì)量1和質(zhì)量2。由于兩種狀態(tài)的中微子質(zhì)量不同,所以它們各有其特定的波長。當(dāng)它們同相時,就是一個電子反中微子。因此,在開始和結(jié)束時,都是一個電子反中微子,只是在中間兩者相位不同的地方部分處于電子反中微子的狀態(tài)。也就是說,中微子在空間傳播的時候,電子反中微子的強(qiáng)度一開始時是100%,然后逐漸消失,直到所有電子反中微子全部消失后又逐漸出現(xiàn),達(dá)到100%。這一概率變化過程的距離會跨越好幾千米。