尋找缺失的宇宙：暗物質

我覺得宇宙中最神祕的東西，一是反物質，二是暗物質。 讀完《反物質》，我意猶未盡。而我翻開這本書，是受到本書豆瓣簡介中一段話的吸引：「本書旨在向讀者深入淺出、圖文並茂地介紹有關“暗物質”的基本知識，瞭解暗物質的來由、偵測暗物質的方法和手段及其艱苦歷程，也展望了暗物質偵測的前景。」 然而，這本書完全辜負了我的期待，我應該會再讀一本暗物質相關的科普。 我不推薦非專業的讀者、或者對暗物質的理論猜想而非實驗細節更感興趣的讀者閱讀本書。反之，如果你對暗物質探測器的構造細節、實驗的具體參數和結果感興趣，那麼這本書或許會是不錯的參考資料。 全書五章，第一章概述了暗物質是什麼，並提出弱作用大質量粒子（week interaction massive particle, WIMP）是目前認爲的最可能的暗物質粒子，第二章介紹了三種主流的找尋暗物質的實驗方法，第三章詳述了世界各地探尋暗物質粒子的實驗活動，第四章總結了這些實驗活動獲得的結論，第五章特別講述了中國錦屏地下實驗室（CJPL）對暗物質粒子的研究進展。 我用了三個多小時非常認真仔細地閱讀完前半本的第一二章後，就逐漸失去耐心，草草翻閱了後半本的三個章節。 從章節設置也能看出，本書的重心完全落在找尋WIMP的實驗上，而對暗物質的理論和猜想一筆帶過，尤其是幾乎完全忽略了對除WIMP以外的暗物質的存在形式的討論。 而且，或許是因爲對暗物質的研究事實上沒有太多突破，粒子物理的手段只是排除了一些參數區間而沒有真正找到它，所有實驗進展都乏善可陳，所以整本書都在講一個個實驗的結果都沒什麼用，再加上作者乾巴巴的語言，直看得我昏昏欲睡。 我隨手摘錄一段書中文字給大家感受一下： 「CRESST II實驗裝置位於意大利的格蘭薩索國家實驗室，深度爲大約1500m。該實驗的原理和CDMS類似，可以通過單個事例的特徵從本底事例中辨認出WIMP信號。 探測器是由八塊CaWO4晶體組成的裝置，每塊晶體質量約300g，在約10mK的溫度下工作。每塊晶體有兩路信號輸出，分別爲溫度變化和閃爍光。既可以得到反衝核的能量又能測量反衝核的電離大小。其工作原理前面已經講過，不再重複。 實驗通過閃爍光和溫度變化來區分電子反衝和核反衝事例。雖然絕大部分來自放射性的本底產生的是電子反衝，在分析了各種本底來源之後，仍然有一些難以解釋的事例，似乎看到WIMP與核反衝的事例，並以此估計出可能的WIMP質量和與質子碰撞的截面。 2011年，CRESST給出物理結果，表明有兩個可能的WIMP粒子，質量分別爲25.3GeV/C2和11.6GeV/C2，作用截面分別爲1.6×10-42 cm2和3.7×10-41cm2。但本底很大，實驗結果的置信度不高。」 這段話不是我刻意挑出來了，整本書類似的段落比比皆是。 在我看來，對於非專業的讀者來說，這些實驗細節和具體數值都是非必要的。至少我在讀完這一長串的專有名詞和數字的羅列之後，幾乎是過目即忘，既不能理解這些數字背後有什麼意義，也不看不懂最後一句的「置信度不高」的結論是如何得出的。 反而，這段話看完讓我徒增了非常多的疑問：爲什麼要用CaWO4晶體做探測器？晶體的數量、質量要求有什麼作用？10mK的高溫環境的作用是什麼？溫度越高越好嗎？實驗是如何判斷可能有WIMP粒子的？又是如何判斷置信度不高的？實驗估計的WIMP粒子質量和碰撞作用截面大小與某個理論值相符嗎？兩個例子的質量和截面大小差異意味着什麼？等等等等……而這些疑問在書中當然全都沒有答案。 許多我很喜歡的科普讀物也會講述很多實驗，但大多以講故事的形式來寫，時間、地點、人物、事件俱全，再把實驗方法、改進措施、實驗成果等融入其中，着重講述實驗對科學發展的影響，而很少見到如本書般着重描述實驗器材和列出實驗數據的科普書。後者似乎更像期刊文獻，而非科普作品。但若作爲文獻，本書又似乎寫得太過淺顯和簡略了。 讀完全書，我覺得《尋找缺失的宇宙：暗物質》這個書名實在太大了，不如改成《尋找WIMP但找不到》算了。 從好的方面來說，WIMP或許的確是目前的學術主流，因此這是嚴謹的科學態度，但從壞的方面來說，這不但讓我覺得索然無味，而且可能在客觀上其科學視野也很侷限。 作者在書的末尾寫道：「目前的實驗仍然沒有離開原有物理理論或物理概念，或者說還是在已有理論束縛下的實驗。我們既需要有新思維、新概念指導下的實驗，也需要新思維、新概念對實驗事實的理解，只有兩者緊密結合，纔有可能對宇宙、對物質世界的認知有革命性的飛躍。」 正是如此啊！ 本書恰給我第一句話的感受，而我更希望看到的是第二句話所描述的場景，就算是看起來荒唐的、未經證實的假說也好。

正如作者所說：新的理論必須建立在已有的實驗事實基礎之上。不論暗物質實驗偵測到什麼結果，也不論看到或沒有看到暗物質與普通物理的相互作用，都對理論的發展具有重要意義。這本書介紹了尋找暗物質的各類實驗概況，雖然目前仍然在尋找暗物質的階段，烏雲仍未撥開，但這種探索精神，不懈努力非常讓人敬佩，在很多人眼裏也許是枯燥的，對於沉浸在研究之中的喜悅與樂趣也不是很多人能理解吧。

開頭先是說銀河系外圍恆星公轉速度不變，這個速度是什麼速度，沒說。 然後說引力對光的軌跡彎曲類似於玻璃折射光，呵呵 作者是幾手搬運出的書啊，從科普雜誌上摘抄拼起來的嗎。肥腸不推薦，看了7％，辣雞如我都看不下去了，再見

暗物質概念在20世紀40年代提出，通過宇宙觀察發現，很多引力現象都表明宇宙中隱藏了大量的暗物質，經過計算，其質量約佔宇宙物質總質量的85% 。有沒有什麼辦法偵測到暗物質粒子的存在？就像當初發現反物質粒子（正電子、負質子等）一樣，從而根本性實錘暗物質存在。近幾十年來，世界各國探尋暗物質粒子的實驗活動前赴後繼，採用了多種手段，直接的、間接的、天上的、地下的、山上的、海里的等等，始終沒有找到可以重複試驗並能證實的“暗物質粒子”。“暗物質”、“暗能量”被認爲是21世紀物理天空中的兩朵烏雲。揭開這兩朵烏雲的面紗將會對宇宙、對物質世界的認識帶來革命性的突破。直到今天，科學家們仍在孜孜不倦地努力探尋着。 本書介紹了有關“暗物質”的基本知識、來由、偵測方法和手段以及艱苦的歷程和未來前景。作者李金，1964年畢業於中國科學技術大學原子核物理系，先後在中科院原子能所，高能物理所和清華大學工作，並多次在國外進行訪問研究。 人類歷經幾個世紀的探索，對世界的認識範圍包含了一百多億光年（10^25m）尺度的浩瀚宇宙至10^−35m（普朗克長度）的微小基本粒子。而且可以毫不懷疑地相信，在不久的將來，這一認知範圍還將會進一步拓展。 讀完卡爾·薩根的《億億萬萬》、《宇宙》，弗蘭克·克洛斯的《反物質》，加上李金教授的這本《尋找缺失的宇宙：暗物質》，頭腦裏蹦出兩個想法。一個是，從宇宙的視角看，地球就是一粒微塵，人類只是這個微塵上生命無序演化的一個偶然產物，是那麼的微不足道。何必爲了所謂的生存空間彼此打打殺殺，消耗和浪費巨大的資源去搞軍備競賽？把這些精力和資源投入到貧困人口的教育和救助，投入到科學家團隊的基礎理論和應用研究上，難道不是全人類的最大福祉最優策略嗎？！我知道這種大一統想法在大多數地球人看來過於“天真”，但當你站在更高的高度，擁有更廣闊的視野和現在社會基本常識，你自然而然就會有這種想法，所謂大道至簡是也。另一個就是科幻小說裏的時空穿越故事。其實不用去設想大多數人難以理解的多維空間（三維以上）穿越，僅僅從我們生活的這個物質世界進入到反物質和暗物質世界，就可以打開無限的想象空間，說不定外星人就生活在我們身邊，只是不在一個“物質世界”裏罷了。

有人說是科普？可能普不到我這種科盲吧！這完全是一份探測暗物質實驗報告，最終結果就是目前還沒有結果！最近美國也公佈了UFO報告，結果就是UFO是不明飛行物。what？就告訴我這個？

2020.05.02✍ 一本很專業的科普讀物，作爲一個物理小白，書中大部分的論證過程都不太能看懂，但是論證結果很清晰明瞭。看完本書，對暗物質是什麼，如何論證而來，以及人類未來的發展有了科學性的認識，這些地方我覺得作者總結得很好。暗物質的本質非常浪漫，它好像可以被隱喻在我們生活中的方方面面，是很值得知曉的知識點。最後，也特別期待未來人類在這方面的突破，期待比宇宙大爆炸之前更精彩的故事。

一本瞭解當今最前沿科學進展之一的書，值得一看。 目前，我們仍然只能對構成宇宙的5%的物質進行探測，而其餘95%是暗物質和暗能量，幾乎還是一無所知。至於所謂多維度、多空間、平行宇宙等等，那更是不知道高到哪裏去了~~ 宇宙很大，世界很奇妙，人類需要保持一顆好奇之心，永遠探索，直達本源!

本書前半部分內容主要是科普暗物質的性質，以及推測暗物質存在的方法，使我在感嘆宇宙之大的同時，也對宇宙更加充滿興趣。但是本書後半部分內容介紹各種尋找暗物質的實驗，及格實驗的利弊、優缺點時過於理論化，作爲學歷不高的普通讀者理解起來難度較大，且對我們理解暗物質幫助不大！

多少年來，人們一直在探求宇宙人生的真諦，從茹毛飲血、鑽燧取火到現代文明的載人航天技術，人類在不斷地探索宇宙深處的奧祕。然而未知世界依然披着神祕的面紗：我們生存的地球，僅僅是太陽系的一顆行星，相對於銀河系，乃至浩渺的宇宙來說，我們所處的只是冰山一角。 　　我們的精神家園也在尋找下面問題的答案：我們是什麼，我們從何而來，我們爲什麼存在，我們又向何處去。 　　這些問題困撓着我，使我無法入睡，在網絡這個虛擬空間，也許你能告訴我答案……

對於宇宙我很敬畏也很好奇。這本書講的是科學家們在宇宙觀察中發現很多引力現象中都表明在宇宙中隱藏了大量的暗物質和暗能量，其質量約佔宇宙物質總質量的85%。科學家們採用了所能想到的各種探測手段，使用了各種可能的辨別或判斷暗物質的分析方法，想盡快揭示出深藏在宇宙中的祕密，將暗藏在宇宙中的物質大白於天下。暗物質和暗能量被認爲是21世紀物理天空中的兩朵烏雲。揭開這兩朵烏雲的面紗將會對宇宙、對物質世界的認識帶來革命性的突破。非常好看的一本書。