为什么提出“暗反物质”的概念？（下）
  其二：“暗反物质”的概念与对过量伽马射线现象的解释有关。在1995到2002年期间，天文学家在银河系的中心区域观测到了高能伽马射线，2010年，哈佛·史密森天体物理中心的一支天文团队在银河系中心银盘的上方和下方发现一对延绵了几万光年长的“菲米气泡”，发现这一巨大辐射气泡的三位物理学家道格拉斯·芬克拜纳，特雷西·斯莱切尔和苏萌将垂直地贯穿于银河系中心银面的柱状气泡和物理学家对暗物质的解释“串联”起来，他们猜测银河系中心在数百万年前发生了一次“惊天动地”的喷发事件，“潜伏”在银心的巨大黑洞吞噬了周围巨量的气体和尘埃物质，在吞食数百个、甚至数千个太阳质量物质的过程中激发了伽马射线暴，超大质量的银心黑洞在吞食周围巨量物质气体的同时，将一部分来不及“消化”的气体物质以能量的形态向外喷发。“费米气泡”很可能是银心黑洞发生伽马暴之后的遗存，天体物理学家最初是在搜寻暗物质的时候意外地发现了它。发现“费米气泡”的物理学家们相信，对这一气泡的深入研究能够揭示“暗物质”的来源，

  “费米气泡”所处的银心被一些天体物理学家看成是寻找“暗物质”的绝佳地点，他们认为在银心区域出现的过量高能伽马射线不能通过正常的途径得以解释，过量的伽马射线可能来自于“暗物质”、或“暗物质粒”的相互作用，仅仅以银心附近的超新星暴和高速旋转、致密度极高的中星辐射不能解释过量伽马射线的聚集。麻省理工学院的特雷西·斯莱切尔相信暗物质是过量伽马射线的来源，进一步的研究或许能够确认这是人类第一次观测到的暗物质湮灭现象。2014年8月，美国的一支科研团队使用了费米伽马射线太空望远镜对银河系中心进行了观测，他们证实了“费米气泡”的存在，在距离银河系中心向上下两端延伸至少5000光年的太空区域都存在过量的伽马射线辐射。来自费米实验室的团队成员丹·霍普的解释是：很多科学家认为“暗物质”是由弱相互作用的大质量粒构成的，“暗物质粒”在相互碰撞中发生湮灭反应，其它种类的“暗物质粒”可能产生快速衰变的次级粒，在暗物质粒湮灭和衰变的过程中都能产生伽马辐射，他们发现过量的伽马射线无法用正常的源头进行解释，却与“非正常”、简单的暗物质模型相当契合。

  虽然银河系中心存在的过量高能伽马射线可能是银心暗物质的相互作用产生的，但是，没有一个科学团队声称他们探测到了暗物质。银心区域存在多种潜在的伽马射线源，星系中心超大质量的黑洞、超新星暴、中星辐射，每种辐射源发出的辐射频率和强度不同。为了找到银心过量伽马射线的来源，天体物理学家需要对不同的辐射源进行测定，需要透彻地解析“费米气泡”，将气泡中释放的伽马射线从整个银心的伽马辐射分开，进一步探寻费米气泡内过量伽马射线的奥秘。与哈弗·史密森和费米实验室两支科学团队的解释不同，来自阿姆斯特丹大学、麻省理工和普林斯顿大学的另两支科学团队提出了他们的见解，银心过量的伽马射线不是来源于“暗物质”，用已知的高能天体可以解释过量的伽马射线，占宇宙质量四分之一的暗物质不是过量伽马射线产生的原因。银心伽马射线的分布并不均匀光滑，多颗脉冲星的交错辐射能够解释伽马射线粗糙重叠的分布，他们经过数学模拟的计算发现，在银心周围大约5000光年的球型区域，大约需要60颗大和亮度不同的脉冲星，它们能够产生一半左右过量的伽马射线，大约需要200颗脉冲星，它们能够产生全部的过量伽马辐射量，他们的计算结果让人“心服口服”，却不能肯定脉冲星是过量伽马辐射的来源，因为天文学家迄今没有在银心附近找到这60颗、或200颗中星，只在银心附近发现了几颗中星。

  根据自然哲学的“等效原理”，在银河系中心形成的过量伽马射线既可能来自“暗物质”的相互作用，也可能来自中星的脉冲暴，甚至来自于超新星暴和双中星碰撞与合并事件所产生的电磁辐射。根据科学哲学的“广义认不准原理”，科学家目前还不能给出过量伽马射线产生的最终根源，他们在进一步的物理检验和太空探测中能够找到正确的答案。科学发现是一个从假设到证实、从不彻底到彻底的证实过程，如果国内外的暗物质搜素团队在不远的将来发现了理论预言的暗物质，通过探测银心伽马射线的分布发现了暗物质，就像LIGO国际团队通过对激光束长度极其微波动的精确测量发现了引力波的经过一样，那么他们对伽马射线来源的解释是正确的，即：暗物质是银心过量伽马射线的来源。既然假设的暗物质之间的相互作用产生了超量伽马射线，那么提出“暗反物质”、或“暗反物质粒”的概念就显得“理所当然”，即：暗物质和“暗反物质”的相互作用产生了普通物质的伽马光，如果“暗物质”是自身的反粒，那么“暗物质”和“暗物质”之间的相互作用产生了伽马辐射。

  现在提出“暗反物质”的概念与科学家对近地太空出现的过量正电和银心附近出现的过量伽马射线的解释有关，凡是主张过量正电和过量伽马射线来自于暗物质的科学家组成了“暗物质学派”；凡是主张过量的正电和过量的伽马射线来自于脉冲星的科学家组成了“脉冲星学派”、或“中星学派”，与“中星派”组成“联合阵营”的还有“超新星学派”、“黑洞学派”，一些科学家主张超新星暴和黑洞的伽马暴是过量正电和伽马射线的来源。本作者感到新奇之余，有了“凑凑热闹”、“敲敲边鼓”的想法，在“联合阵营”中充当一次“恒星学派”的角色，增加一种新的解释：近地轨道出现的过量正电与太阳的辐射有关，在太阳内部的热核反应中生成的正电随着“太阳风”的辐射“漂移”到了地球和地球的上空；在银心区域出现的过量伽马射线与银心周围密集分布的数十万颗恒星的辐射有关，在恒星内部的热核反应中生成的伽马射线随着“恒星风”的漂移，从“四面八方”汇入到银河系中心的区域。

  提出“暗反物质”的概念与“暗物质学派”的解释有关，如果某种未知“暗物质”的相互作用既能产生过量的正电，又能产生过量的伽马射线，那么暗物质的神秘性超出了人们过去的想象，过量正电和伽马射线的来源符合自然哲学的“等效原理”。本作者在科普写作中提出了“暗物质不暗”的表述，因为“暗物质”和“暗反物质”的湮灭作用产生了伽马射线，就像普通的物质和反物质的湮灭作用产生了伽马射线一样，两种物质形态的湮灭作用符合自然哲学的“等效原理”。至于银河系中心过量的伽马射线究竟是“暗物质”和“暗反物质”的湮灭作用产生的，还是物质和反物质的湮灭作用产生的？前者属于“暗物质学派”的主张，后者属于“物质学派”的观点，我们暂时不知道哪一个学派的法是正确的。如果“暗物质”的相互作用既能产生正电，又能产生伽马射线，那么可以推论：既存在“暗物质”和反物质相互转换的通道，也存在“暗物质”和普通物质相互转换的通道，既然存在“暗物质”和普通物质、反物质的转换通道，那么是否存在普通物质和反物质相互转换的通道？反过来，通道的“正向过程”成立是否意味着通道的“逆向过程”也成立？本作者提出了“暗物质”、物质和反物质三者之间正向和逆向的转换问题，敬请未来的物理学家给以解答。

  （邓如山2017-11-29邮箱：deepmind_123@163.）

  （Whyputforwardtheceptof“Darkantimatter”?）



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