資料來源：科技日報

2005年4月9日

本報駐美國記者 張孟軍 十三個反常現象：安慰劑，熱平衡，宇宙射線，順勢療法，暗物質 ，“四中子”粒子，“海盜”測量結果，“先鋒”號軌道，暗能量 ，庫伯帶，射電信號，阿爾法常數，冷核聚變。 據英國《新科學家》雜志報道，目前，有13個反常科學現象正困擾 全世界科學家。這些現象如果最終得到解釋，有可能導致一些理論 被改寫，或導致一些新理論出現。 安慰劑效應 如果你一連幾天、一天幾次進行實驗：誘發某人身感疼痛，再用嗎 啡為他止疼，到最后一天，悄悄用鹽水取代嗎啡，你會發現，此時 鹽水也能止痛。這就是所謂的安慰劑效應。 意大利都靈大學科學家拜尼迪蒂在完成上述實驗時，最后一天，又 向鹽水中增加了一種抑制嗎啡效力的藥物Naloxone。奇怪的是， 鹽水減輕疼痛的能力消失了！也就是說，其安慰劑效應不知何故沒 有了！ 多年來，醫生已知道存在安慰劑效應。增加Naloxone的實驗結果似 乎表明，安慰劑效應其實是某種生物化學過程，但目前沒人知道安 慰劑的作用機理。研究人員現在需要鑒別出安慰劑何時、何地起作 用。可能有的疾病并不存在安慰劑效應，但不同疾病也可能存在共 同的安慰劑效應機制。 熱平衡問題 宇宙似乎是難以理解的均勻。如果從一端到另一端觀看可見宇宙， 我們會看到，微波背景輻射充滿整個宇宙，而且其溫度處處皆同。 據科學家估算，宇宙的年齡僅為140億歲，而可見宇宙的範圍約為 280億光年，所以，在如此之大的空間內，微波背景輻射的溫度居 然處處相同，實在使人感到驚訝。 沒有什么東西能走得比光還快，因此，沒有什么辦法能讓熱輻射在 兩個溫度相同的點之間更快地傳播，形成所謂的熱平衡。由于存在 熱平衡，宇宙學家很難解釋宇宙為什么會發生膨脹。所以，微波背 景輻射的溫度到處都相同，屬于反常科學現象。 超高能宇宙射線 宇宙射線大部分是一些質子，有時是一些重原子核，它以接近光的 速度穿過宇宙。 在地球上探測到的一些宇宙射線，是在諸如超新星爆發等極端事件 中產生的。但日本科學家發現，宇宙中似乎也存在一些來源不明的 極高能宇宙射線。10年前，日本物理學家曾觀測到從理論上講似乎 不應該存在的一些宇宙射線。 當宇宙射線粒子穿過空間時，會同充滿整個宇宙的低能質子相碰撞 ，從而損失能量。按照愛因斯坦的狹義相對論，來自銀河系以外、 到達地球的宇宙射線，將遇到如此之多的減能碰撞，以至于它們最 大可能的能量為5×1019電子伏，這個數值被稱為GZK極限。10年來 ，東京大學的“Akeno宇宙射線簇射陣列”（在100平方公里內布設 111個粒子探測器），已多次探測到超過GZK極限的宇宙射線。 理論上它們僅能來自銀河系，但天文學家在銀河系卻未曾發現這種 宇宙射線源。這是怎么回事？ 一種可能性在于“Akeno宇宙射線簇射陣列”測量結果有誤，另一 種可能性則是狹義相對論錯了。 為此，在阿根廷進行“皮埃爾．奧格實驗計劃”的物理學家在3000 平方公里內布設了1600個高能粒子探測器，以研究上述問題。這項 計劃應該能測定宇宙射線的能量，更好地闡述Akeno探測結果。 奧格計劃發言人、英國利玆大學的天文學家沃森說，他們已經通過 探測高能粒子，證實存在著某些有價值的東西。他說：“我毫不懷 疑存在超過1020電子伏的超高能宇宙射線。” 問題是，這些高能粒子是什么？它們來自何方？ 超稀釋溶液的新“順勢療法” 英國皇后大學的藥物學家艾尼絲聲稱，她將一種化學藥物溶液稀釋 到這樣程度，以致這種溶液里除了水，不可能包含任何其他單一分 子。但這種溶液居然仍有治療效果。 在最近發表的論文中，艾尼絲描述了她所領導的研究小組如何觀察 到超稀釋組胺溶液對涉及炎症的白血細胞的影響。當白血細胞受到 攻擊時，這些“嗜■性”溶液釋放組胺，而且在幾個實驗室重復上 述實驗后發現，這種“順勢療法”溶液已極為稀釋，以致它們可能 不包含一個組胺分子，卻還仍能像組胺分子一樣起作用。這是一種 什么樣的作用機理？ 盡管艾尼絲對這種現象仍持懷疑態度，但她在論文中說：“我們無 法解釋我們的發現，希望其他人來研究這種現象。”她說：“如果 我們的實驗結果是真實的，意義則將十分深遠：我們可能必須改寫 物理學和化學理論。” 宇宙暗物質 20世紀70年代末，美國卡內基研究所的女天文學家魯賓報告說，星 系中沒有足夠的質量以產生可觀測到的星系自旋。為此，科學家提 出宇宙存在暗物質理論，但沒有人能解釋暗物質到底是什么。所以 有人認為，或許我們不能解釋暗物質，是因為它實際上不存在。 魯賓說：“如果我有自己的選擇，我想要聽到如下說法：牛頓定律 必須被改寫，以正確描述在很大距離內的引力相互作用。”她說： “這比提出宇宙充滿新亞核粒子的理論更加吸引人。” “海盜”的測量結果 1976年7月20日，“海盜”號火星登陸器從火星表面取了一些土壤 ，并將其同碳-14標記的營養物混合。科學家認為，如果登陸器所 攜帶的儀器能夠探測到來自火星土壤、含碳-14標記的甲烷排出物 ，那么，火星上必定存在生命。 結果，登陸器所攜帶的儀器發現，某些“東西”正在吸收營養物， 并讓其進行新陳代謝，然后，噴發出帶有碳-14的氣體。 與此同時，另外一臺鑒別有機分子的儀器卻沒什么發現，而這種有 機分子的存在，被認為是重要的生命■象。因此，參與“海盜”號 探測項目的大多數科學家認為，“海盜”號僅發現了一種“假的” 正面結果。 最近，美國宇航局發射的“勇氣”號和“機遇”號火星登陸車探測 結果表明，火星表面過去肯定有水，因此適于生命存在。所以“海 盜”號火星登陸器的設計師、美國科學家萊文說：“每一次探測火 星的任務，都產生支持我的證據（即火星存在生命）。” 南加州大學的細胞生物學家米勒現在已在重新分析“海盜”號收集 的數據。他認為，甲烷排放物已顯示生理循環的證據，這表示火星 存在生命。 萊文已請求歐空局和美國宇航局發射另外一艘航天器，以尋找“手 性分子”。據稱，如果能在火星上找到手性分子，將會提供火星上 有生命的最好證據。 “四中子”粒子 4年前，法國的一臺離子加速器探測到“不應該”存在的6種粒子， 它們被稱為“四中子”粒子：即4個中子以一種對現行物理學提出 挑戰的方式，被束縛在一起。利用Ganil加速器進行研究的馬蓋斯 和他的同事，目前正打算再次進行這一探測。如果成功的話，這些 “四中子”粒子束將可能迫使人類重新思考將原子核束縛在一起的 作用力。 根據“泡利”不相容原理，即使同一系統中的兩個質子或中子，也 不可能具有相同的量子特性。事實上，強相互作用無法讓兩個單獨 的中子束縛在一起，更不用說讓4個中子束縛在一起了。馬蓋斯等 人對他們的實驗結果感到驚奇，以至在研究論文中甚至不敢公開認 為，未來能夠找到“四中子”粒子。 但支持物質由多個中子構成的理論證據依然存在：即中子星。含有 大量束縛中子的中子星表明，當中子聚在一起時，以目前尚不能解 釋的作用力在起作用。 “先鋒”號飛船軌道 “先鋒”號-10飛船于1972年發射升空，“先鋒”號-11飛船于1973 年發射升空。目前，這兩艘飛船已進入深太空，但它們的軌道卻十 分令人稱奇。可能有某種“力量”在推或者拉它們，使這兩艘飛船 不斷加速，但所產生的加速度很小，低于1納米/秒2，相當于地球 表面引力的100億分之一。但是，這足以讓“先鋒”號-10飛船偏離 原軌道40萬公里。 美國宇航局已于1995年同“先鋒”號-11失去聯系，它也像“先鋒 ”號-10一樣，偏離了設計軌道。人們不知道這種現象是由什么原 因引起的。有些解釋已被排除：如認為飛船軟件的誤差；太陽風或 燃料泄漏。如果是因為某種引力效應引起，它也是人類尚不了解的 一種引力效應。也有人認為，“先鋒”號軌道偏離與暗物質有關。 洛斯．阿拉莫斯國家實驗室的尼托說：“人類最終將找到軌道偏離 的解釋。當然，我希望是用一種新的物理理論予以解釋。” 宇宙暗能量 1998年，天文學家發現，宇宙正以越來越快的速度膨脹，科學家正 在尋找原因。 而在這之前，科學家一直認為，“大爆炸”以后，宇宙的膨脹速度 正在減慢。 美國密執安大學的福利斯說：“我們全都希望，未來對超新星及大 量星系的觀測將會為我們提供更多線索。”宇宙學家認為，宇宙膨 脹不斷加快是因暗能量引起的。也有科學家認為，把廣義相對論用 于極大尺度的宇宙中，廣義相對論就可能需要修改。 “庫伯”峭壁 太陽系的最遠邊緣存在著“庫伯帶”現象，即在充滿冰岩石的庫伯 帶之外，就幾乎什么東西也沒有了。天文學家將這個邊界區稱為“ 庫伯”峭壁，這是因為冰岩石的密度突然大量減少。 那么，這是由于什么原因引起的呢？ 明顯的答案是，太陽系似乎存在第10顆行星。這里所指的不是曾在 媒體上熱鬧一時、被稱為有可能是太陽系第十顆行星的“賽德納” 天體。 存在“X行星”的證據特別吸引人。盡管計算表明，這樣一個天體 可能位于庫伯峭壁，但沒有人曾發現該第10顆行星。所以如果能 發射一個探測器到這一區域，則會確認太陽系是否存在第10顆行星 。美國宇航局計劃向冥王星和庫伯帶發射一顆“新地平探測器”。 它將于2006年發射，而在2015年前，該探測器不會到達冥王星。 “射電信號” 1971年8月15日，美國俄亥俄州立大學的天文學家埃曼在稱為“大 耳朵”的射電望遠鏡的打印機上，發現了一個37秒長、來自外層空 間的十分有趣的“射電信號”。28年后，仍然沒有人知道是什么東 西產生了這一信號。埃曼說：“我們仍然期待對這一觀測結果做出 有意義的解釋。” 來自“人馬座”方向的輻射脈■，被確定是1420兆赫周圍很窄範圍 的射電頻率脈■，按國際協議，這一頻率是被禁止傳送的無線電頻 譜的一部分，諸如行星的熱輻射等天然輻射源，通常包括更寬的頻 率。 是什么產生這一頻率的信號呢？“人馬座”方向的最近恆星，離地 球也有220光年遠。如果它是信號源，它可能必須是發出極強功率 的天文體，或者是采用極大功率發射機的先進外星文明。但“探索 地外文明計劃”首席科學家維特海默認為：“這個十分有趣的信號 幾乎肯定是一種污染：來自地基發射的射電頻率干擾。”目前科學 家仍然爭議的是，這一有趣的信號到底來自何方。 精細結構常數 1997年，澳大利亞新南威爾士大學的韋伯等人，對遙遠類星體射向 地球的光進行了分析，這些超遠方來客在120億年的行進過程中， 會通過由鐵、鎳和鉻組成的星際雲。 研究人員發現，星際雲的一些原子已吸收了類星體發出的光子，但 不是他們正期待的這些原子。如果觀測是正確的，明顯合理的解釋 是，稱為精細結構常數或α常數（阿爾法）的物理常數，在光通過 星際雲時有不同的數值。 但是在光同物質相互作用時，精細結構常數是十分重要的常數，它 不應該變化。另外，精細結構常數與電子電荷、光速及普朗克常數 有關。 所以，沒有一位物理學家願意相信韋伯的測量。韋伯等人多年來曾 試圖找到他們測量結果中的誤差，但目前一直未找到。 對20億年前還在發生核反應的、唯一已知天然核反應堆（在加蓬的 Oklo）的分析表明，有關光同物質的相互作用已發生變化。美國洛 斯．阿拉莫斯國立實驗室的拉莫里克斯認為，自Oklo反應堆開始啟 動以來，精細結構常數可能已減少4%。 但大多數科學家對精細結構常數發生變化仍持异議。巴黎天體物理 研究所的皮蒂特安，利用超大型望遠鏡分析了類星體發出的光，沒 有發現精細結構常數變化的證據。 冷核聚變實驗 1989年，美國兩名科學家宣稱觀測到了冷核聚變現象。16年來，科 學家對冷核聚變的研究從未中斷過。最近10年間，美國海軍研究實 驗室對所謂冷核聚變進行了200多次試驗，研究這種核反應產生的 能量是否高于它所耗用的能量。 美國能源部對冷核聚變也很感興趣。去年12月，在對實驗證據進行 長期調查后，據稱，能源部已公開接受新的冷核聚變實驗計劃的申 請。 15年前，美國能源部對冷核聚變的第一份報告進行調查后認為，由 弗里施曼和龐斯所產生的最初冷核聚變的實驗結果，不可能進行重 復，因此可能是假的。 按已知的科學理論，在室溫下實現核聚變是不可能的。喬治華盛頓 大學的工程師尼格爾稱：“人類花了40年對超導體的運行機制予以 解釋，所以，沒有理由不去研究冷核聚變。”