时空穿越\世界末日还是科技突破?

欧洲研究人员近日宣称发现了“超光速中微子”现象，这一现象与相对论的基础前提不符，引发全球科学界高度关注。

突破光速、超越时空是不少科幻作品的主题。很多看过电影《2012》的人都知道其中这样一个情节：由于太阳活动突然加剧，从而释放出大量中微子，在这些中微子作用下，地核被快速加热，进而熔化，迸发出大量熔岩，造成大陆板块漂移加速，引起剧烈的地震、火山爆发和超级大海啸，人类生活赖以存在的陆地几乎被全部淹没。

那么，来自太阳的能量怎么能在不损毁地球表面的情况下，穿破地壳，直接熔化地核呢？电影制作者给出的理由是：太阳的核聚变在不停地向四周发射中微子，一些太阳中微子穿越地表，进入地球内部，与地球物质作用，产生巨大的能量，导致地核熔化，形成了地球内部的圈层构造，推动地核液体流动，产生地磁场，驱动板块运动 （大陆漂移），造成地震和火山爆发等一系列地球演化。在这里，具有如此大规模摧毁力的中微子到底为何物呢？

何为中微子？

中微子的名字最早出现于20世纪上半叶。1930年，奥地利物理学家泡利为了解释中子在衰变成质子和电子（β衰变）时能量出现亏损的问题，提出了一个猜想，认为是一种不可探测的中性粒子带走了能量。这种粒子随后被意大利物理学家费米命名为“中微子”，以区别于中子。

这里说的中微子，实际上是一种不带电的基本粒子。它的质量非常轻（约是电子的千万分之一），在自然界广泛存在，具有最强的穿透力，可以像“幽灵”一样穿透任何物质，同时只参与非常微弱的相互反应，比如：穿越地球直径大小的物质，在100亿个中微子中一般只会有一个与其发生反应。由于中微子难以捕捉和探测，因而也被称为宇宙的 “隐身人”。它是目前科学界了解最少的基本粒子。

颠覆性的轰动

如今，这位神秘的“隐身人”终于在地下1400米深的实验室里露面了。据英国《自然》杂志报道，欧洲大型强子对撞机“撞”出了一个令人惊叹的结果，科学家近日宣布发现一种运动速度比光速还快的中微子。如果这个结果得到证实，现代物理学的基石将被撼动。因为，按照爱因斯坦的狭义相对论理论，光速是宇宙中最快的速度，现代物理学的很多内容都建立在这个理论之上。科学家在精确测量光速方面做了无数次的实验，但还从未发现过任何微粒运动速度可以超过光速。

有关中微子超光速的发现，美国威斯康星大学麦迪逊分校中微子物理学家卡斯滕•黑格说：“我们很多人可以说都被震惊了。这是非同寻常的结果，如果结果正确的话，我们甚至不能想出其所有意义。我们所知和教育的现代物理都基于爱因斯坦的狭义和广义相对论。如果意大利研究人员的成果是真实的，那么我认为这将是本世纪物理学的革命。”（引自《计算错误还是物理革命？——“超光速中微子”引发广泛争议》，新华网，2011年9月28日，下同）

对外界的种种争议，欧洲核子研究中心中微子项目研究小组成员、日本名古屋大学副教授小松雅宏在为此召开的记者会上也谈到，实验的目的本来是为了测量中微子的质量，而不是中微子的速度，此次成果不过是一个副产品。“如果因为(测量结果)与常识不一致，就不公布结果，不是研究人员应有的正确态度。”他说,“一直尝试采取各种手段，想否定这一结果，但是最后无论如何都会有60纳秒的时间差。”

实际上，在公布这一结果时，欧洲科学家们也显得非常谨慎：“我们试着寻找所有可能的解释，想找到一个错误，不管是细微的、复杂的还是其它不良的影响，但都没有找到。当你找不到任何解释，那只好逼自己说出来，让国际社会来仔细检验它。”

无尽的猜测

中微子超光速的结果在民众中激起了无尽的猜想。

猜想之一是，这份实验结果是否会证实“世界末日”的提前到来，正如电影《2012》所预示的那样，地球爆发灾难，人类文明旦夕之间走向终结。

“明年现在的你还在吗？”成为时下流行的“问候语”。甚至，有科学研究似乎也表明：虽然来自太阳的快中微子不能被地球物质吸收，但是，当快中微子进入地球后, 就被地球物质散射、减速而消耗能量, 慢慢地就变成频率或速度与原子核中的中微子相近的慢中微子，最后被地球物质吸收，并释放能量。并且，由于太阳中微子的速度 ( 能量 ) 不同 ,所以它们被减速、吸收的位置和形成的热效应也不一样 , 于是就形成了地球内部的圈层结构。少量太阳中微子能量较低，经过岩石圈减速就变成了慢中微子，并与岩石圈以下的物质作用，释放一定能量，使少量物质熔融，形成软流层。多数快中微子必须经过整个岩石圈和地幔才能被减速成慢中微子，在地表以下 2900 至5050 公里处被吸收，释放巨大能量，导致物质熔融，形成液态外核。液态外核产生磁场，进一步加剧中微子的减速和吸收，释放更大的能量，这个能量又加剧了外核的熔融。这么说来，中微子运动的确会导致地球灾难。也有人说，“我们脚下踩着定时炸弹”。

当然，有关2012年地球会被太阳中微子所毁灭的说法并非可靠。首先，虽然一些科学家通过仪器测量分析发现，地球内部正在发生着变化，地核在不断变软，固体内核在转快，地磁场也在变化等。但这些变化的动力因素是不是与中微子有关，会不会给人类带来灾难，目前仍是仁者见仁、智者见智。其次，当地核被中微子加热到一定的程度，能量就会从地壳的薄弱部分，如板块交界处等，以某种方式释放出来。这种释放有可能造成地球局部的大灾难，但是不足以毁灭整个地球。再者，这种灾难即使会发生，那也在很大程度上是不可预测的，不能断定其具体在哪天发生、以何种方式发生。

猜想之二是，能否实现时光穿越？

理论上来讲，如果中微子速度超越光速是真的，制造时间机器在实际中就是可行的，人类可以在过去和未来之间穿梭自如。那么，这是否真的意味着我们可以“穿越”？是否人人都可以成为《步步惊心》的女主角，走进“任意门”？按照爱因斯坦的原话说，You could send a telegram to the past（你就可以向过去发电报了)。于是，众人纷纷开始幻想：某天正在喝茶的你会突然看到未来的你在向自己招手，或者你会猛然看见过去正在打瞌睡的自己……

这种想象源于中微子比光子提前60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)到达，即每秒钟多“跑”6公里。那么，每秒多“走”6公里，是否意味着经常在电影、电视里看到的“穿越”情节可以发生在我们普通人身上？实际上，即使这个数据是正确的，从理论上讲“穿越”是可能的，实现这一点也具有相当的难度。虽然单看每秒多跑6公里这个数字很多，但其实差距并不是很明显。从计算结果来看，中微子5万多天也只比光速少跑一天，所以想要任意在时光隧道上“穿越”，很难实现。因此，在这一意义上，中微子超过了光速只具有理论意义，只能说原来限制这些的基本原理被打破了，并不意味着新理论一定能给人类带来制造时间机器的方法。

当然，如果超光速中微子真的存在，那么，将会出现一系列让人无法接受的现实。比如，因果论是现代物理学的基本立足体系，即首先有原因才会有结果。超光速中微子如果存在，这一理论将被颠覆。简单地说，也就是我们所熟知的由因到果的次序都将颠倒，可能有了果再有因：比如炮弹，是先打出去，然后落到对方阵地爆炸；因果论被颠覆后，我们看到的将是炮弹已经爆炸，却还没从大炮上被打出去呢。

难以发现的系统性错误？

对于中微子超越光速这一“颠覆性发现”，由于实验结果和相对论矛盾，国际顶尖的科学家们大多持否定态度，认为实验出错的概率大于相对论出错的概率，首先怀疑实验有误差、设计有漏洞，或者有什么不可知的因素干扰了结果。甚至有科学家打赌称，如果这是真的，他就把内裤吃下去。

德国电子同步加速器研究中心研究人员克里斯蒂安•施皮林说，发现超光速中微子的消息公布时，他正和大约100名中微子专家一同开会，“我的同事十分怀疑这一结论，毕竟相对论已在无数实验中得到证实。”后来，施皮林进一步解释说，他并非认为爱因斯坦的相对论就一定正确，“但我非常、非常、非常确信，测量数据里存在迄今尚未发现的系统性错误”。

诺贝尔物理学奖得主、常年在欧洲核子研究中心从事磁谱仪数据分析工作的麻省理工学院丁肇中教授认为：“这是一个极其困难的实验，只有经过很多不同的方法重复这个实验，才能使人对这个实验有信心。这种困难的实验，外人很难看出和了解它的细节。”

诺贝尔物理学奖得主、得克萨斯大学奥斯汀分校理论物理学家史蒂芬•温伯格也对此数据持怀疑态度：“我还没有看到任何科学文章描述这项工作。令我困扰的是大量证据表明各种各样的其它粒子的速度从未超越过光速，而观测中微子极为困难。这就好比一些人说他家花园下面有小精灵，而只能在雾蒙蒙的黑夜才能看到。”

英国著名物理学家霍金也认为：“目前对中微子发表评论言之过早，还须进行更多实验及澄清工作。”

面对如此众多科学家的质疑，一些物理学家甚至进一步认为，“OPERA”项目研究人员不应过早地公布测量数据，而是应该先自查疏漏，因为轻易公开不确凿的数据可能损害物理学界的信用。

结语

近年来，很少有科学领域的实验结果，能像“中微子跑过了光速”那样，引起的关注远远跨过专业的边界，演变成一个公众事件。

实际上，由于近几十年来，科学发现一直没有特别重大的突破，无法刺激新一轮质变式的发展。有人甚至怀疑，我们所处的时代正是一个“新思想和新发现的衰竭期”。在这样的痛苦中，人们太希望有重大发现，能够再一次刷新自己的世界观，重估生命存在的价值。这可能是此次舆论沸腾如斯的潜在原因：和科学无关，但和潜意识里生命的发展冲动有关。

这番情景，仿佛回到了19世纪末期。当时的科学家得意地认为，物理界的大部分谜团都已解开，凡是能被震动、被加速、被干扰、被化合、被蒸馏的种种原理，他们都已了解，并能控制。一大堆的普遍定律，至今仍是教育的基础内容。很多那个时代的聪明人都认为，科学家已经没有多少事可干了。

然而，事实却不止于此。横空出世的爱因斯坦及其相对论，猛然给物理学注入一针强心剂，从此以后，科技突破层出不穷，时刻挑战人类既有的经验和想象力。

宇宙里，似乎有一个人类永远无法理解的微观世界：电子从一个轨道跳到另一个轨道，不经过中间的任何空间，意味着物质突然从无到有，又从有到无。 “不相容原理”、“测不准定律”等等，乃至于玻尔在某次会议上说：“问题不是它是否荒唐，而在于它是否足够荒唐！”就连推导实验和方程的科学家自己，都不敢相信手中的理论意义，也无法喜欢自己的发现。

本来，科学讲究的是理性、确定性、系统性，永远可以解释、可以控制。没想到，物理界的研究，把科学都推向了不可观察、不可解释、不确定的边界。这简直是为人文科学添了一把火，尤其是后现代文化思潮，当大众厌倦了冰冷、机械的理性工业思维，重新赞美感性，对难以理解的科学一边敬仰期盼，一边又担忧妒忌。这个时候，量子力学、哥德尔定理、混沌理论，一下子具有了深刻的文化内涵，对人文科学产生了直接的实用性。拉康的作品就经常援引拓扑学，保罗在地理和历史著作中反复提到相对论中的“时间类”和“空间类”，鲍德里亚喜欢说混沌，伊里伽莱把流体力学挂在嘴边。

从这一意义上说，无论此次中微子实验是对是错，至少能让我们更加清醒地看到：历史远没有终结。发展的征程，人类才迈进了一小步。

推荐访问:末日 穿越 时空 突破 世界