無法解釋的反常現象 十三大科學疑團(組圖)

2005-04-25 23:27 原文提要：來自其它星球的消息？一塊金屬會產生巨大的能量？在太陽系的邊緣還存在一個巨大的星球？這一切聽起來似乎不太可能，但它們是真實的科學觀測結果。目前還無法對這些反常現象進行解釋，但對它們進行研究可能會改寫現行的所有規則。

一、安慰劑效應

你是醫生，還是安慰劑？

請不要自己在家中做這個實驗。在實驗對象身上製造疼痛，然後使用嗎啡控制這種疼痛。一天這樣做幾次，連續進行幾天，直到實驗的最後一天，用生理鹽水取代嗎啡溶液。猜猜發生了什麼？像嗎啡一樣，生理鹽水也有效地抑制了實驗對象的疼痛。

--ADV_CONTENT--> 這就是所謂的安慰劑效應：有時候，一些平常的東西會因為某種原因具有強大的威力。義大利圖林大學的法布裡齊奧．貝內代蒂在做上述實驗時，在最後一天的生理鹽水中加入了嗎啡拮抗藥物烯丙羥嗎啡酮。出現了怎樣的驚人結果呢？生理鹽水抑制疼痛的能力消失了。

那麼在這一過程中發生了些什麼事情呢？幾十年來，醫生們都知道存在安慰劑效應，而烯丙羥嗎啡酮的實驗結果似乎顯示，安慰劑效應在某種程度上是一種生化反應。但除此以外，人類對安慰劑效應一無所知。

後來，貝內代蒂又證明，用生理鹽水做成的安慰劑還可以緩解帕金森病患者的震顫和肌肉僵直症狀。在給病人注射生理鹽水的同時，貝內代蒂和他的研究組對病人腦部的神經元活動進行了測量。他們發現，隨著生理鹽水的注入，病人丘腦下部的神經核團興奮程度有所降低，神經元的「應激興奮」次數也有所減少：生理鹽水顯然產生了效果。

貝內代蒂說，研究人員對在這一過程中究竟發生了什麼事還不是很清楚，但有一點非常明確：大腦能夠影響到身體的生化活動。他說：「對治療效果的期待和實際的治療效果之間的關係是理解大腦和身體之間相互作用的一個很好模式。」現在，研究人員還需要識別安慰劑在什麼時候、在什麼地方能夠發揮作用。也許安慰劑對某些疾病不會產生作用；也許在不同的疾病之間存在某種共同機理。這些問題迄今還沒有答案。

二、宇宙背景輻射同溫

宇宙似乎令人費解地相同。從可見宇宙的一邊向另一邊看過去，會看到充滿宇宙的微波背景輻射擁有同一溫度。考慮到宇宙誕生僅140億年之久，而宇宙的兩邊相距近280億光年之遙，這一現象便尤其令人吃驚。

沒有什麼能比光傳播的速度更快，因此熱輻射不可能在大爆炸後迅速實現均衡，導致我們現在所看到的熱平衡。

對宇宙學家們來說，「宇宙背景輻射同溫」的問題是一個非常令人頭疼的問題，一些近乎荒誕的解釋被提了出來，如「暴脹說」。

如果在大爆炸後，宇宙以極快的速度膨脹，在10－33秒內膨脹了1050倍，那麼，宇宙背景輻射同溫的問題就能夠得到解決。但這只是一種主觀的想像。劍橋大學的天文學家馬丁．里斯說：「如果事實真的如此的話，暴脹說倒是一種解釋。」但問題是，誰也說不出是什麼力量導致了這一切的發生。

也就是說，暴脹說在解決了一個謎團之後又創造了一個新的謎團。改變光速也可以解決宇宙背景輻射同溫的問題－－－但這種解釋也會引起人們問一個「為什麼」，也就是說，如果用科學術語來表述的話，宇宙背景輻射同溫仍然是一個反常現象。

三、能量超強的宇宙射線

十多年來，日本的物理學家們經常探測到一些不應該存在的宇宙射線。宇宙射線是在宇宙中以接近光速的速度傳播的粒子，大多由質子組成，有時由重原子核組成。從地球上探測到的一些宇宙射線是超新星爆發產生的，但不知道這些高能粒子（它們是自然界中能夠見到的能量最高的粒子）的源頭在哪裡。但這還不是問題的本質。

宇宙射線在傳播過程中會與充斥在宇宙各處的低能量光子發生碰撞，在這一過程中高能量的宇宙射線會損失部分能量。根據愛因斯坦的狹義相對論，由於要經過多次碰撞，任何來自銀河系以外的宇宙射線的能量不能超過5×1019電子伏特，這就是所謂的GZK極限。

但在過去的十年中，東京大學的宇宙射線檢測裝置「超級神岡器」多次監測到了超過GZK極限的宇宙射線。從理論上講，這些高能宇宙射線只能來自銀河系內部，但天文學家們沒有在銀河系內部找到這些高能宇宙射線的源頭。那麼究竟是怎麼回事呢？

一個可能性是超級神岡器的結果有問題，另一個可能性是愛因斯坦錯了。愛因斯坦的狹義相對論說，空間在各個方向上都是均衡的，但如果某些方向更容易被粒子穿越又會怎麼樣呢？如果是那樣的話，宇宙射線就能更多地保存它們的能量，從而在抵達地球時超過GZK極限。

阿根廷門多薩的物理學家們正在對這一問題進行研究。皮埃爾．奧格實驗將1600個探測器安裝在方圓3000平方公里的範圍內，通過這一實驗應該能夠探測到抵達地球的宇宙射線的能量，從而對超級神岡器的結果有一個更好的理解。

英國利茲大學的天文學家艾倫．沃森是該項目的發言人，他相信這裡有些值得跟蹤的東西。他說： 「我毫不懷疑，能量高於1020電子伏特的宇宙射線確實存在。有足夠的例子促使我相信這一點。」現在的問題是，這些粒子是什麼東西？有多少這樣的粒子抵達了地球？它們是從什麼方向來到地球的？在我們搞清這些問題之前，我們是無法想像真正的答案會是怎樣的。

四、貝爾法斯特順勢療法實驗

馬德琳．恩尼斯是貝爾法斯特女王大學的藥理學家，她曾經是順勢療法的強烈批評者。順勢療法稱，對藥物進行不斷稀釋，直到該藥物的每一份樣本中除了水之外幾乎什麼都沒有，但即使如此，稀釋到這一程度的藥物仍然具備治療效果。對此，恩尼斯起初頗不以為然。直到有一天，她決定進行實驗來證明順勢療法的這種說法完全是騙人的。

恩尼斯在她最新的論文中描述了高度稀釋的組胺溶液對人體炎症中的白細胞產生的作用。這些「嗜鹼細胞」在細胞受到攻擊時會釋放組胺。釋放出的組胺會抑制白細胞繼續釋放組胺。同時在4個實驗室進行的這一研究發現，順勢療法中所採用的高度稀釋的組胺溶液產生了與組胺相同的效果。恩尼斯可能並不喜歡順勢療法的說法，但她承認，不能排除順勢療法可能有一定的效果。

那麼這是怎麼發生的呢？順勢療法醫師的藥物是這樣準備出來的：他們將木炭、顛茄或是蜘蛛的毒液溶解在酒精中，然後將這種「母液」用水一遍一遍地稀釋。順勢療法醫師宣稱，不論將藥液稀釋到何種程度，原始的藥物仍會在水分子中留下痕跡。因此，不論藥液稀釋到什麼程度，它仍然具備原來藥物的特性。

人們可以理解，為什麼恩尼斯對此會持懷疑態度。而且也沒有任何順勢療法藥物在大規模臨床實驗中被證實有效。但貝爾法斯特實驗表明，順勢療法中確實存在有價值的東西。恩尼斯在她的論文中說：「我們無法解釋我們的發現，現在我們將我們的發現報告給大家，希望有人會對這一現象繼續研究。」她說，如果這些結果被證明是真實的，那麼，它們意義非凡：物理學和化學可能都需要改寫。

五、暗物質

只用引力來解釋銀河系的旋轉，很快就會發現不對頭：銀河系應該崩潰。銀河系的物質之所以能夠圍繞一個中心點繞軌道運行，是因為它們之間的相互引力創造了一種向心力。但在銀河系中沒有足夠的物質導致出現研究人員觀測到的旋轉。

卡內基學會物理學家薇拉．魯賓早在上個世紀70年代末期就發現了這一問題。對此的最佳解釋是宇宙中還存在許多我們看不見的物質。問題是，沒有人能解釋這種「暗物質」是什麼。

現在科學家們仍然不能解釋暗物質是什麼東西。在暗物質由何種粒子組成的問題上，雖然研究人員提出了多種假設，但迄今還沒有達成一種共識。這是人類認識中一個令人尷尬的缺口。據天文觀察顯示，宇宙的90％都應該是由暗物質組成的，但對這90％的宇宙，我們驚人地無知。

也許我們永遠都不會知道暗物質是什麼，因為它們可能根本就不存在。魯賓當然希望情況真的如此。她說：「如果我可以選擇的話，我願意真實的情況是牛頓定律不適用於相距遙遠的物質之間的引力作用。這聽起來比一個充滿了一種新的亞原子粒子的宇宙更具吸引力。」

六、「海盜」號探測到甲烷

1976年7月20日，吉爾伯特．萊文在焦急地等待。在遙遠的火星上，「海盜」號火星探測器的登陸器鏟起了一些土壤，然後將它們與標有「碳14」標籤的營養物質混和。此次行動的科學家們一致同意，如果登陸器上所攜帶的儀器檢測到從土壤中釋放出來的甲烷中含有碳14的話，就表明火星上一定有生命。

「海盜」號報告了一個肯定的結果。有什麼東西吸取了營養物質，進行交換後，噴出了含有碳14的氣體。

但為什麼沒有舉行慶祝會呢？因為另一個檢測有機分子的儀器沒有任何發現。有機分子被認為是生命的基本要素。幾乎所有科學家都選擇了謹慎從事，宣布「海盜」號的發現是一個假相。但真是這樣嗎？

這一問題仍在爭論之中。但美國航天局最新的探測結果顯示，火星表面過去幾乎肯定是濕潤的，因此適合生命的存在。萊文說：「每次火星探測行動所得到的證據都在支持我的結論。沒有一項證據與我的結論相違背。」

萊文仍然堅持他的結論，而且他不再是孤軍作戰。南加利福尼亞大學的細胞生物學家喬．米勒對「海盜」號所獲得的數據進行了重新分析後認為，排放物顯示出了一種生理節奏。這表明，火星上極有可能存在生命。

七、四中子

四年前，在法國的一個粒子加速器中檢測到了6個不應該存在的粒子。它們被稱為四中子：4個中子以不符合物理學法則的方式結合在一起。利用法國卡昂的粒子加速器工作的弗朗西斯科．米蓋爾．馬凱斯和他的同事們目前正在努力將這一過程加以重複。如果他們成功的話，這些粒子團將使我們不得不對將原子核結合在一起的力量重新進行思考。

研究人員用鈹原子核撞擊碳原子，然後對射入粒子監測器中的殘核進行分析。他們原以為會看到4 個獨立的中子撞擊到監測器上，但結果他們只在一個方向上看到了一次閃光。這次閃光的能量表明，4個中子同時抵達了監測器。當然，他們的發現可能是一次偶然事件：4個中子可能偶然同時抵達同一個地點。但這種情況極不可能發生。

也許會有人說，這種可能性總比四中子的可能性要大，因為在粒子物理學的標準模型中，四中子不可能存在。如果允許四個中子結合在一起，會出現各種各樣的混亂局面。這就意味著在大爆炸後的物質形態與我們今天所看到的物質形態是不一樣的，更糟糕的是，這種形態的物體很快就會變得過重，宇宙將難以承受。

但在這一推理中存在兩個漏洞。首先，目前的理論實際上是允許四中子存在的，不過只能在極為短暫的時間內存在。而且還有其它證據支持多中子物質的存在：中子星。中子星是由大量中子聚合在一起形成的，這表明的確有一種無法解釋的力量在使中子們聚集到一起。

八、「先驅者」宇宙飛船

這是有關兩艘宇宙飛船的故事。「先驅者10」號宇宙飛船於1972年發射，「先驅者11」號宇宙飛船於1973年發射。現在，在無人觀測的情況下，這兩艘飛船應該都漂浮在深空的什麼地方。令人感興趣的是這兩艘飛船的飛行軌道。

有某種力量在推動或是牽引它們，導致它們的飛行速度越來越快。雖然這一加速度非常小，不到一納米每秒平方，但已經使「先驅者10」號偏離預定飛行軌道約40萬公里。美國航天局1995年與「先驅者11」號失去了聯繫，但那時它也發生了與「先驅者 10」號相同的偏離情況。那麼是什麼力量引起了這種偏離呢？

沒有人知道真相。一些可能的解釋已被排除，這些解釋包括軟體錯誤、太陽風和燃料泄漏等。如果引起飛船偏離軌道的是一種引力，那也是一種我們根本不瞭解的引力。實際上，物理學對此毫無辦法，一些人便將這一神秘現象與另外一些無法解釋的現象聯繫在一起。

有人將這一現象與暗物質聯繫到一起，但既然我們根本搞不清什麼是暗物質，所以這種解釋沒有什麼幫助。洛斯阿拉莫斯國家實驗所的邁克爾．馬丁．涅托說：「這一切太令人迷惑了。我們只有一些假設，但沒有一個得到過證實。」

九、暗能量

這是物理學最著名、也是最令人撓頭的問題之一。1998年，天文學家們發現宇宙正在以越來越快的速度膨脹。此前，所有人都認為，在大爆炸後，宇宙的膨脹速度在逐漸放慢。密歇根大學的宇宙學家凱瑟琳．弗裡茲說：「理論家們仍在想方設法尋找一個合理的解釋。我們都希望未來對超新星、星團等的觀測能夠給我們提供更多線索。」

一種可能的解釋是，宇宙空間中的某種物質－－－－宇宙學家們稱之為暗能量在起作用。但所有企圖對此加以證實的努力都失敗了。另一種可能的解釋是愛因斯坦的廣義相對論在適用於特大規模的宇宙時需要加以修改。弗裡茲說：「這還是一個全新的領域。」

十、柯伊伯峭壁

如果遨遊到太陽系的最邊緣，到達冥王星外面寒冷的空間，將可以看到一種奇怪的現象。在穿越充滿了冰岩的柯伊伯帶後，突然，太空中空無一物。由於冰岩的密度出現了陡然下降，天文學家們將這一分界線稱為柯伊伯峭壁。那麼，是什麼力量造成了這種現象呢？唯一的解釋似乎是存在第十顆行星。我們談論的是像地球或火星一樣大的一個星球，正是因為它的存在，這個地區的所有碎片都被它一掃而光。

天文學家艾倫．斯特恩說，「第十顆行星」說非常引人注目。雖然這種假設能夠解釋柯伊伯峭壁現象，但從來沒有人看到過這一傳說中的第十顆行星。這種情況是可以理解的。因為柯伊伯帶離得過於遙遠，我們無法將它看得很清晰。在我們對這一區域下任何結論之前，我們應該先到那裡去看一看。但至少在十年之內人類還做不到這一點。

十一、令人吃驚的外太空信號

這一信號持續了37秒，來自外太空。1977年8月15日，當時還在俄亥俄州立大學的天文學家杰里．埃曼通過俄亥俄州的「巨耳」射電望遠鏡觀測到這一信號時激動地寫下了「Wow」三個字母。28年過去了，仍然沒有人知道是什麼發出了這一信號。埃曼說：「我仍在等待一個合理的確切解釋。」

信號來自人馬座方向，其無線電波段極其狹窄，約圍繞1420兆赫窄幅波動。國際協約規定，任何人不得使用該波段進行信息傳輸。而自然輻射，如行星的熱輻射等的波段要寬泛得多。那麼，這一信號源自何處？這一方向上最近的恆星距地球有220光年。如果是來自這顆恆星，則一定發生了極其強烈的天文事件－－－難道是一種外星文明在用一個威力無比的無線電裝置發送信號嗎？

雖然對這一片天空的多次掃瞄都未能有所發現，但這一事實並不能說明這一信號一定不是來自外星文明。只要想想「巨耳」一次只能觀測到一百萬分之一的天空，外星文明的無線電發送裝置也可能在以同樣的效率工作，因此再次捕捉到這一信號的可能性即使不是沒有，也微乎其微。

另外一些人則認為，一定存在一個合理的解釋。科學家丹．韋特海默說，這個信號幾乎肯定是地球上的電波干擾。他說：「我們見過許多這樣的信號，結果都是些干擾信號。」

十二、不「聽話」的常數

1997年，悉尼新南威爾士大學的約翰．韋布和他的研究組對從遙遠的類星體抵達地球的光進行了分析。這些光經過120億年的行程，穿越了主要成分為鐵、鎳、鉻的星雲，研究人員發現，星雲原子吸收了類星體光的部分光子，但與他們所計算的數量不符。

如果他們的觀測是正確的，對這種現象唯一合理的解釋是，當光穿越星雲時，一種被稱為阿爾法常數的物理量發生了改變。但這是一種臆想。阿爾法常數是決定光與物質相互作用的非常重要的常數，這一常數不應該發生改變。這一常數值是由電子所攜帶的電荷、光速、普朗克常數及其它許多因素決定的。難道這些因素之中真的有某種因素髮生了改變嗎？

物理學家們誰都不願相信這一測量結果。韋布和他的研究組多年來都在試圖從他們的結果中找出錯誤。但直到目前他們還沒有成功。

十三、冷聚變

從1989年到1999年的十年中，美國海軍的多個實驗室共進行了200多次實驗，試圖發現核融合能否在常溫下進行。自那以後，已經有很多科學家宣稱他們相信存在這種可能性。

如果能夠進行可控制的冷聚變，那麼世界上的許多能源問題就會迎刃而解：難怪美國能源部對此滿懷興趣。去年12月，在對各種證據進行了冗長的評估後，美國能源部說，它將接受有關冷聚變實驗的各種建議。

這是一個巨大的態度轉變。美國能源部15年前對這個問題的結論是：冷聚變不可能複製。該結論基於猶他大學的馬丁．弗萊施曼和斯坦利．龐斯於1989年在一次新聞發布會上提交的報告。

關於冷聚變的聲明是，如果將鈀電極浸入重水，就能釋放出大量能量。給電極加上電壓，將促使氘核移向鈀分子，使它們克服自然的排斥力聚合到一起，並在瞬間釋放出巨大的能量。但問題是，所有現有的科學理論都認為這種在室溫下的聚變是不可能發生的。

不過，喬治．華盛頓大學的工程師戴維．內格爾說，不要緊，超導現象也是經過了40年才解釋清楚，因此，沒有理由駁斥冷聚變的可能性。