寻找缺失的宇宙：暗物质

我觉得宇宙中最神秘的东西，一是反物质，二是暗物质。 读完《反物质》，我意犹未尽。而我翻开这本书，是受到本书豆瓣简介中一段话的吸引：「本书旨在向读者深入浅出、图文并茂地介绍有关“暗物质”的基本知识，了解暗物质的来由、侦测暗物质的方法和手段及其艰苦历程，也展望了暗物质侦测的前景。」 然而，这本书完全辜负了我的期待，我应该会再读一本暗物质相关的科普。 我不推荐非专业的读者、或者对暗物质的理论猜想而非实验细节更感兴趣的读者阅读本书。反之，如果你对暗物质探测器的构造细节、实验的具体参数和结果感兴趣，那么这本书或许会是不错的参考资料。 全书五章，第一章概述了暗物质是什么，并提出弱作用大质量粒子（week interaction massive particle, WIMP）是目前认为的最可能的暗物质粒子，第二章介绍了三种主流的找寻暗物质的实验方法，第三章详述了世界各地探寻暗物质粒子的实验活动，第四章总结了这些实验活动获得的结论，第五章特别讲述了中国锦屏地下实验室（CJPL）对暗物质粒子的研究进展。 我用了三个多小时非常认真仔细地阅读完前半本的第一二章后，就逐渐失去耐心，草草翻阅了后半本的三个章节。 从章节设置也能看出，本书的重心完全落在找寻WIMP的实验上，而对暗物质的理论和猜想一笔带过，尤其是几乎完全忽略了对除WIMP以外的暗物质的存在形式的讨论。 而且，或许是因为对暗物质的研究事实上没有太多突破，粒子物理的手段只是排除了一些参数区间而没有真正找到它，所有实验进展都乏善可陈，所以整本书都在讲一个个实验的结果都没什么用，再加上作者干巴巴的语言，直看得我昏昏欲睡。 我随手摘录一段书中文字给大家感受一下： 「CRESST II实验装置位于意大利的格兰萨索国家实验室，深度为大约1500m。该实验的原理和CDMS类似，可以通过单个事例的特征从本底事例中辨认出WIMP信号。 探测器是由八块CaWO4晶体组成的装置，每块晶体质量约300g，在约10mK的温度下工作。每块晶体有两路信号输出，分别为温度变化和闪烁光。既可以得到反冲核的能量又能测量反冲核的电离大小。其工作原理前面已经讲过，不再重复。 实验通过闪烁光和温度变化来区分电子反冲和核反冲事例。虽然绝大部分来自放射性的本底产生的是电子反冲，在分析了各种本底来源之后，仍然有一些难以解释的事例，似乎看到WIMP与核反冲的事例，并以此估计出可能的WIMP质量和与质子碰撞的截面。 2011年，CRESST给出物理结果，表明有两个可能的WIMP粒子，质量分别为25.3GeV/C2和11.6GeV/C2，作用截面分别为1.6×10-42 cm2和3.7×10-41cm2。但本底很大，实验结果的置信度不高。」 这段话不是我刻意挑出来了，整本书类似的段落比比皆是。 在我看来，对于非专业的读者来说，这些实验细节和具体数值都是非必要的。至少我在读完这一长串的专有名词和数字的罗列之后，几乎是过目即忘，既不能理解这些数字背后有什么意义，也不看不懂最后一句的「置信度不高」的结论是如何得出的。 反而，这段话看完让我徒增了非常多的疑问：为什么要用CaWO4晶体做探测器？晶体的数量、质量要求有什么作用？10mK的高温环境的作用是什么？温度越高越好吗？实验是如何判断可能有WIMP粒子的？又是如何判断置信度不高的？实验估计的WIMP粒子质量和碰撞作用截面大小与某个理论值相符吗？两个例子的质量和截面大小差异意味着什么？等等等等……而这些疑问在书中当然全都没有答案。 许多我很喜欢的科普读物也会讲述很多实验，但大多以讲故事的形式来写，时间、地点、人物、事件俱全，再把实验方法、改进措施、实验成果等融入其中，着重讲述实验对科学发展的影响，而很少见到如本书般着重描述实验器材和列出实验数据的科普书。后者似乎更像期刊文献，而非科普作品。但若作为文献，本书又似乎写得太过浅显和简略了。 读完全书，我觉得《寻找缺失的宇宙：暗物质》这个书名实在太大了，不如改成《寻找WIMP但找不到》算了。 从好的方面来说，WIMP或许的确是目前的学术主流，因此这是严谨的科学态度，但从坏的方面来说，这不但让我觉得索然无味，而且可能在客观上其科学视野也很局限。 作者在书的末尾写道：「目前的实验仍然没有离开原有物理理论或物理概念，或者说还是在已有理论束缚下的实验。我们既需要有新思维、新概念指导下的实验，也需要新思维、新概念对实验事实的理解，只有两者紧密结合，才有可能对宇宙、对物质世界的认知有革命性的飞跃。」 正是如此啊！ 本书恰给我第一句话的感受，而我更希望看到的是第二句话所描述的场景，就算是看起来荒唐的、未经证实的假说也好。

正如作者所说：新的理论必须建立在已有的实验事实基础之上。不论暗物质实验侦测到什么结果，也不论看到或没有看到暗物质与普通物理的相互作用，都对理论的发展具有重要意义。这本书介绍了寻找暗物质的各类实验概况，虽然目前仍然在寻找暗物质的阶段，乌云仍未拨开，但这种探索精神，不懈努力非常让人敬佩，在很多人眼里也许是枯燥的，对于沉浸在研究之中的喜悦与乐趣也不是很多人能理解吧。

开头先是说银河系外围恒星公转速度不变，这个速度是什么速度，没说。 然后说引力对光的轨迹弯曲类似于玻璃折射光，呵呵 作者是几手搬运出的书啊，从科普杂志上摘抄拼起来的吗。肥肠不推荐，看了7％，辣鸡如我都看不下去了，再见

暗物质概念在20世纪40年代提出，通过宇宙观察发现，很多引力现象都表明宇宙中隐藏了大量的暗物质，经过计算，其质量约占宇宙物质总质量的85% 。有没有什么办法侦测到暗物质粒子的存在？就像当初发现反物质粒子（正电子、负质子等）一样，从而根本性实锤暗物质存在。近几十年来，世界各国探寻暗物质粒子的实验活动前赴后继，采用了多种手段，直接的、间接的、天上的、地下的、山上的、海里的等等，始终没有找到可以重复试验并能证实的“暗物质粒子”。“暗物质”、“暗能量”被认为是21世纪物理天空中的两朵乌云。揭开这两朵乌云的面纱将会对宇宙、对物质世界的认识带来革命性的突破。直到今天，科学家们仍在孜孜不倦地努力探寻着。 本书介绍了有关“暗物质”的基本知识、来由、侦测方法和手段以及艰苦的历程和未来前景。作者李金，1964年毕业于中国科学技术大学原子核物理系，先后在中科院原子能所，高能物理所和清华大学工作，并多次在国外进行访问研究。 人类历经几个世纪的探索，对世界的认识范围包含了一百多亿光年（10^25m）尺度的浩瀚宇宙至10^−35m（普朗克长度）的微小基本粒子。而且可以毫不怀疑地相信，在不久的将来，这一认知范围还将会进一步拓展。 读完卡尔·萨根的《亿亿万万》、《宇宙》，弗兰克·克洛斯的《反物质》，加上李金教授的这本《寻找缺失的宇宙：暗物质》，头脑里蹦出两个想法。一个是，从宇宙的视角看，地球就是一粒微尘，人类只是这个微尘上生命无序演化的一个偶然产物，是那么的微不足道。何必为了所谓的生存空间彼此打打杀杀，消耗和浪费巨大的资源去搞军备竞赛？把这些精力和资源投入到贫困人口的教育和救助，投入到科学家团队的基础理论和应用研究上，难道不是全人类的最大福祉最优策略吗？！我知道这种大一统想法在大多数地球人看来过于“天真”，但当你站在更高的高度，拥有更广阔的视野和现在社会基本常识，你自然而然就会有这种想法，所谓大道至简是也。另一个就是科幻小说里的时空穿越故事。其实不用去设想大多数人难以理解的多维空间（三维以上）穿越，仅仅从我们生活的这个物质世界进入到反物质和暗物质世界，就可以打开无限的想象空间，说不定外星人就生活在我们身边，只是不在一个“物质世界”里罢了。

有人说是科普？可能普不到我这种科盲吧！这完全是一份探测暗物质实验报告，最终结果就是目前还没有结果！最近美国也公布了UFO报告，结果就是UFO是不明飞行物。what？就告诉我这个？

2020.05.02✍ 一本很专业的科普读物，作为一个物理小白，书中大部分的论证过程都不太能看懂，但是论证结果很清晰明了。看完本书，对暗物质是什么，如何论证而来，以及人类未来的发展有了科学性的认识，这些地方我觉得作者总结得很好。暗物质的本质非常浪漫，它好像可以被隐喻在我们生活中的方方面面，是很值得知晓的知识点。最后，也特别期待未来人类在这方面的突破，期待比宇宙大爆炸之前更精彩的故事。

一本了解当今最前沿科学进展之一的书，值得一看。 目前，我们仍然只能对构成宇宙的5%的物质进行探测，而其余95%是暗物质和暗能量，几乎还是一无所知。至于所谓多维度、多空间、平行宇宙等等，那更是不知道高到哪里去了~~ 宇宙很大，世界很奇妙，人类需要保持一颗好奇之心，永远探索，直达本源!

本书前半部分内容主要是科普暗物质的性质，以及推测暗物质存在的方法，使我在感叹宇宙之大的同时，也对宇宙更加充满兴趣。但是本书后半部分内容介绍各种寻找暗物质的实验，及格实验的利弊、优缺点时过于理论化，作为学历不高的普通读者理解起来难度较大，且对我们理解暗物质帮助不大！

多少年来，人们一直在探求宇宙人生的真谛，从茹毛饮血、钻燧取火到现代文明的载人航天技术，人类在不断地探索宇宙深处的奥秘。然而未知世界依然披着神秘的面纱：我们生存的地球，仅仅是太阳系的一颗行星，相对于银河系，乃至浩渺的宇宙来说，我们所处的只是冰山一角。 　　我们的精神家园也在寻找下面问题的答案：我们是什么，我们从何而来，我们为什么存在，我们又向何处去。 　　这些问题困挠着我，使我无法入睡，在网络这个虚拟空间，也许你能告诉我答案……

对于宇宙我很敬畏也很好奇。这本书讲的是科学家们在宇宙观察中发现很多引力现象中都表明在宇宙中隐藏了大量的暗物质和暗能量，其质量约占宇宙物质总质量的85%。科学家们采用了所能想到的各种探测手段，使用了各种可能的辨别或判断暗物质的分析方法，想尽快揭示出深藏在宇宙中的秘密，将暗藏在宇宙中的物质大白于天下。暗物质和暗能量被认为是21世纪物理天空中的两朵乌云。揭开这两朵乌云的面纱将会对宇宙、对物质世界的认识带来革命性的突破。非常好看的一本书。