編譯 石左虎

中國已經是尋找宇宙中難以捉摸的無形粒子的強大參與者。

2015年12月17日，暗物質粒子探測衛(wèi)星“悟空”在酒泉發(fā)射升空

2015年，中國將一個名為“悟空”的宇宙探測器送入地球軌道，用于跟蹤和記錄宇宙射線，即來自宇宙的高能粒子流。

探測器在其工作的最早530天里，記錄了超過28億條宇宙射線。當科學家查看數據時，發(fā)現(xiàn)了一些異常：一些射線（至少有150萬條）具有與其他射線不同的高能量。從曲線圖中可見，這些射線

是懸在曲線之上的一簇微小的異常點。

盡管這些亮點看上去相差不大，但對于全世界天體物理學家來說至關重要，因為他們在力圖解開科學上最大秘密之一：暗物質的存在。科學家認為，暗物質包含了宇宙中大約1/4的物質，然而棘手的問題是：我們看不到它們，我們甚至不知道它們的組成。實際上，暗物質的存在是我們根據觀測數據直接做出的推論。暗物質塑造了宇宙中的一些重要現(xiàn)象。

關于暗物質的最流行理論認為：這種神秘物質的組成是大質量弱互相作用粒子（WIMPs）?！拔蚩铡保ㄆ湔矫Q為“暗物質粒子探測器”）的使命是探索來自WIMPs的信號。WIMPs是惰性且運動緩慢的粒子，很少發(fā)生碰撞；一旦發(fā)生碰撞，便形成電子和正電子（對應于電子的反物質）對，它們中的一些粒子組成宇宙射線。在對宇宙射線的探測中, 發(fā)現(xiàn)這些粒子對的數量急劇增加，形成一個明顯的尖峰, 就像“悟空”所確定的那樣。

在2017年11月的《自然》雜志上，“悟空”的探測結果與前十年的其他暗物質研究成果并列。這一領域的令人振奮的前景取決于同樣東西的多次測量。美國哈佛大學天體物理學家、暗物質研究者道格拉斯·芬克拜納（Douglas Finkbeiner）說：“并不能說這是暗物質的征兆?！贝嬖诤芏嗫赡艿慕忉?。由“悟空”和其他探測器獲得的信號來自宇宙的各個方向，所以科學家還不能確定這些信號的來源。奇異的宇宙射線可能來自超新星（強大能量的群星遺跡）或者脈沖星（快速旋轉的發(fā)光群星）。

“悟空”的探測結果盡管引人入勝，但仍屬非結論性的；對科學家而言，它為搜尋暗物質提供了又一個數據點。但對中國而言，此研究成果有著特別的意義?！拔蚩铡笔侵袊状螌ｉT為天文學和天體物理學研究開展的航天項目，且在兩年內取得了顯著成果。其成功說明中國成為暗物質搜尋領域的強有力參與者和競爭者。

美國耶魯大學理論天體物理學家普利亞姆瓦達·納達拉罕（Priyamvada Natarajan）說：“我看到了前進的路，我們正朝著揭開這個巨大的宇宙之謎邁進。在這方面，我認為國與國之間是沒有界限的。但是，不應該忽視的是，這是中國衛(wèi)星所做的探索?！?/p>

每當人們說起中國在宇宙探索方面的雄心，通常會把注意力集中到軍事方面，而不去注意中國在科學領域的探索。中美航天競賽往往成為報紙頭版重要新聞，美國國防部官員威脅要增強在低地球軌道的能力。每每想起在軌道上靠近美國航天器的中國宇宙飛船，從美國國家安全角度上看，總認為它遠比為探索甚至可能不存在的粒子的科學項目更叫人緊張不安。

美國海軍戰(zhàn)爭學院的國家安全事務教授瓊·約翰遜-弗里茲（Joan Johnson-Freese）研究宇宙安全有20年了。她說：“除非你真有星際旅行的狂想，否則必定使你聯(lián)想到武器開發(fā)能力?！?/p>

中國近年來大力投資航天科學事業(yè)。2011年，中國開始建造世界最強射電望遠鏡，遠勝過在波多黎各的著名的阿雷西博（Arecibo）天文臺。2016年秋，中國的這個500米口徑球面射電望遠鏡投入使用。在它運行的第一年，科學家用它發(fā)現(xiàn)兩顆新脈沖星。該望遠鏡被認為是今后探索外星生命的最有效工具。2013年，中國的月球車在月球著陸，去探索月球表面。同年6月，硬X射線調制望遠鏡（探索黑洞和中子星的空間衛(wèi)星）和“悟空”一道進入軌道。

在約翰遜-弗里茲看來，在這些特別領域進行投資是非常審慎的選擇?！案渌麌乙粯樱袊Ｍd入歷史。但是，中國還不能在宇宙探索領域與長期占主導地位的美國等國家競爭。而在沒有國家取得決定性勝利的領域，例如暗物質搜尋領域，中國已經迎頭趕上?！?/p>

2016年3月，“悟空”發(fā)射數月之后，該項目首席科學家常進說：“美國、歐洲、中國和日本將對這種神秘物質的探索列為基礎前沿科研項目的頂端，在暗物質研究領域的任何進步將可能給物理學帶來突破?！?/p>

當天體物理學界慶賀中國及其他國家的科學家取得的突破時，有些人則感到不安。約翰遜-弗里茲說：“倘若中國獲得諾貝爾科學獎，那就意味著美國突然失去所有領先地位嗎？不。但是我會看到，將有很多科學家說，好啊，這將會成為中國人的專業(yè)知識，我們將依靠中國的科學而工作?！?/p>

美國科學家似乎最能感受到與潛在科學突破的隔離，因為美國國會在2011年通過一項法案，禁止NASA和中國的航天機構合作。具有諷刺意味的是：在早先的實驗中，科學家在宇宙射線的探索中發(fā)現(xiàn)了奇怪的反射脈沖，科學家希望那是暗物質存在的信號；而那次實驗是中國、美國及其他國家的合作項目，信號來自安裝在國際空間站上的Alpha 磁譜儀，時間是在（美國）國會批準禁令的一個月之后。

2012年，神舟九號發(fā)射前夜，中國衛(wèi)兵守衛(wèi)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心區(qū)域

中國已在尋求和其他國家的合作機會。來自瑞士日內瓦和意大利的科學家參加了“悟空”項目，中國官員正與歐洲宇航局商討在月球上共建一個前哨基地。格雷戈里·庫拉基（Gregory Kulacki）是憂思科學家聯(lián)盟（The Union of Concerned Scientists，UCS，美國的非營利組織）的資深分析家和中國項目經理，他說：“（美國）國會的限制令制訂者以為禁止接觸會減緩中國人前進的步伐，但500米口徑球面射電望遠鏡項目和‘悟空’項目證明：這樣的臆斷是錯誤的。”

最終，中國在粒子物理領域的雄心也要經過審查，而審查通常針對更加秘密、基于空間的軍事研究。庫拉基說：“看來無論中國在宇宙做什么，即便中國為我們認識宇宙做出了顯著的科學貢獻，總有一些美國人將其視為威脅?！钡?，科學不是零和游戲，而且科學家自己“心里清楚誰應該受譴責”。

對隱匿的暗物質粒子搜尋了幾十年之后，人們似乎覺得看不到希望。對WIMPs的探索（這個最引人關注的項目）已經不斷重復沒有結果，天體物理學家正力圖擴展他們的探索途徑?？茖W家希望“悟空”能夠在未來五年里有更多的成果。

納達拉罕說：“我們已經思考好久了，這非常令人困惑；任何人取得進展都令人極其興奮。”