当我们阅读关于天体和天文事件的文章时,有时很难将科学家所说的发生在太空“那边”的事情与地球“这边”的生活联系起来。像暗物质这样的奇异实体似乎对地球事务没有任何直接影响。但在她的新书《暗物质与恐龙:宇宙惊人的相互关联性》(Ecco,2015)中,粒子物理学家丽莎·兰道尔提出了暗物质与导致大约6600万年前恐龙灭绝的撞击事件之间的联系。暗物质是一种神秘物质,据认为构成了我们宇宙的约 27%。尽管科学家们在很大程度上认为暗物质仅通过引力与其他物质相互作用,并存在于星系周围球形的“晕”中,但兰道尔认为,一部分暗物质不仅通过引力相互作用,还会经历一种类似于电磁力的力,她称之为“暗光”。通过与“暗光”的相互作用,这种奇异的暗物质子集可以形成一个不可见的盘,与我们银河系中螺旋臂的可见盘重叠。这个暗盘可能中断了一颗位于太阳系外缘的彗星的轨道,使其走上与地球碰撞的道路。
为了探索这种情景的可能性,兰道尔的书籍涵盖了包括粒子物理学、行星科学和宇宙学在内的多个科学领域。在她的恐龙灭绝理论的指导下,兰道尔探索了我们眼皮底下最微小的粒子与支配宇宙的巨大结构之间被低估的联系。在下面的编辑后的文字记录中,她与大众科学谈论了她的想法。
您关于通过“暗光”相互作用的特殊暗物质子集的理论与其他暗物质相互作用模型相比如何?
人们一直在争论暗物质是否根本存在任何非引力相互作用。但[我的同事和我]认为,也许只有一小部分暗物质是这样。正如普通物质仅占宇宙中所有物质的 15% 一样,也许有一小部分暗物质——甚至占宇宙中物质的 5%——具有其自身的相互作用。它不是形成星系周围球形晕的通常暗物质,而是一种新型暗物质。因此,你仍然有普通的晕,但此外,你还有这个暗物质盘。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
引用一种特殊的暗物质来解释恐龙的灭绝乍一看,似乎违反了奥卡姆剃刀原则[哲学规则,该规则规定解释应该尽可能简单,涉及尽可能少的假设]。您如何将您的理论与该哲学调和?
对此有几个答案:一个是,在暗物质的情况下,你可以问哪个更简单:说暗物质像我们的物质一样,由具有不同力[如“暗光”]的不同粒子组成更简单,还是说暗物质只是一种没有[非引力]相互作用的东西更简单?对我来说,哪个是更合理的选择并不明显。另一个答案是世界是复杂的,所以奥卡姆剃刀原则并不总是最好的方法。
天体物理学家最终可以收集哪些观测或证据来证明您描述的暗物质盘是否真实存在?
实际上,我在书中谈到了相当多的测试,但可能最直接的实际上是寻找这个盘。我所说的寻找是指寻找它对银河系——或任何其他星系——中其他恒星的引力效应。这实际上是我们现在正在研究的,并且 Gaia 卫星将提供更好的数据。
研究像暗物质这样似乎笼罩着神秘面纱并且实际上你不可能看到的东西,是否会感到沮丧?
我们[作为科学家]尝试做的一部分是找出“看到”它的方法。我的意思是,我们的眼睛只是看到事物的一种方式。仅仅因为我们在日常生活中没有直接看到暗物质,并不意味着它不存在,并不意味着它不真实,甚至不意味着它是不可接近的。我在本书中的目标之一是解释暗物质并不是那么奇异的概念。它听起来很奇异,但它实际上只是不与光相互作用的东西。因此,部分原因只是试图让人们进入一种心态,即拥有我们看不到但可以存在的东西似乎并不是一件奇异的事情。
作为一名粒子物理学家,研究和撰写一本探讨如此多不同学科的书籍感觉如何?
我喜欢学习这些新领域——已知和未知的内容,方法是什么。我认为我对宇宙、星系、太阳系有了更丰富的看法。我特别喜欢更详细地了解我们周围的环境。作为一名粒子物理学家,我正在研究非常抽象的东西——将这些东西带回家,了解它们对我们实际环境的意义,这很有趣。我真的很喜欢科学,但也喜欢讲述故事并将其整合在一起,弄清楚这一切意味着什么。
您希望读者从阅读本书中获得什么?
我认为,当我们欣赏我们今天所处位置背后的宏大历史时,我们所有人的生活都会更加丰富。我的书是关于我和我的合作者提出的一个想法,它是关于暗物质的,但它也是关于宇宙、星系和太阳系中发生的许多联系和过程,这些过程使我们达到了今天的状态。