真實平行世界的草蛇灰線

（本文使用與基本數字諧音的數量級詞，含義說明見附後的數量級詞表）

說到平行世界，這是自古就有的概念。先民們很久以前就相信在人世間以外存在著“陰間”與“天堂”，陰間住著亡靈，天堂則住著神仙。當然，隨著地球、太陽系與銀河系等概念逐步清晰，“陰間”、“天堂”物理空間被大幅度壓縮，其概念逐步變得模糊。當然，即便當代，清明時節，人們常常給逝去的親人燒紙，希望先人們在“陰間”有錢多金，生活富足。當然這更多隻是一種習慣與傳統

隨著現代物理學的興起，為了理解“量子物理”中的粒子既在這裡，又在別處的機率現象，人們提出了“平行世界”的概念：粒子在許多宇宙中存在著，當進行測量時，錄入了其中某一個世界的狀態。當然，量子物理中的平行世界與傳統的“陰間”概念似有想通之處：沒有獨立的空間概念，好像幽靈一樣飄蕩在我們所能感知的世界周圍。

其實，如果融合現代天文與物理中兩個熱門學科“暗物質”與“伽馬射線爆”，我們可以發現，一個真實的平行世界，似乎已經出現：

他們具有自己的太陽、行星，行星上還可能具有她們的生態圈。當然，我們無法感受到他們世界陽光的溫暖，他們也不能感受我們的陽光，兩者幾乎毫不相干……然而，她們卻真實存在，就如同我們的世界一樣。

正在等待著探尋與確認。

“暗物質”概念起源於天文學中對於星系團質量的研究。1933年，瑞士天文學家茲維基在估算髮座星系團的總質量時發現，用動力學法推算的星系團質量遠大於用光度法所推算出的結果。茲維基認為，在後發座星系團中，存在著大量具有引力但不發光的物質——即後來所稱的“暗物質”。

人們最初發現暗物質星座：后髮座

后髮座位於北斗七星南部，沒有明顯亮星。后髮座星系團是一個包括數千、乃至上萬個星系的星系集團。值得說明的是，后髮座星系團與其它多個星系團相似，具有較強烈的X射線輻射。隨後幾十年，人們並不看重茲維基的結論。到1980年代前後，美國女天文學家羅賓對於我們所在的銀河系及其近鄰——仙女星系（M31）中恆星運動與光度觀測與分析，強烈支援茲維基的結論，人們開始重新關注“暗物質”理論。

羅賓證明，仙女星系很明亮，其中也存在大量暗物質

當然，儘管提出“暗物質”概念已經具有近百年的歷史，羅賓確認仙女星系存在暗物質也有40多年的歷史，但人們對暗物質仍然知之甚少。目前，人們傾向於認為暗物質以粒子狀態彌散在空間中。他們穩定，除了具有引力作用以外，他們與通常物質相互作用極其微弱。

與“暗物質”背景朦朧、隱隱約約不同，“伽馬射線爆”的發現方式可用“閃亮登場”概括。20世紀60年代末，美國監測核試驗的衛星意外記錄到來自於宇宙空間的強烈伽馬射線爆發。目前，在空間執行的探測系統平均每週能記錄到兩個宇宙伽馬爆事件，累計已有數千個宇宙伽馬爆記錄。

比一億超新星還亮的伽馬爆

宇宙伽馬射線爆的特徵是輻射能流強度極高，時間短（0。1-100秒）高能光子輻射，變化迅速且不規則。通常第一個脈衝結束以後緊接著會有第二個、第三個脈衝出現（脈衝數1-5個）。給人留下最為深刻的印象在於：伽馬爆在短短的數秒時間內，所輻射的能量往往可以達到或超過百萬兀焦耳。這是極強的輻射！以太陽為例，它的功率約為382壭瓦，在預期100億年（即32珥秒）的壽命期間，總共輻射能量總和約為1。2萬兀焦耳。這就是說，太陽在整個演化週期內，輻射的總能量不足一些宇宙伽馬爆在數秒中所輻射能量，僅為其百分之一左右，可見其輻射之猛烈。到目前為止，宇宙伽馬爆成因尙不十分清楚，儘管有人試圖將其理解為緻密天體（中子星及黑洞）合併過程中的電磁輻射。

宇宙伽馬爆給人印象極為深刻。其實，在已經寫入教科書的恆星演化史中，有一種輻射機制在強度、時長等方面可以與宇宙伽馬爆相當：這就是

超新星爆發所伴隨的中微子輻射過程

。

超新星，自古以來就是一種引入注目的天象。在我國古代，超新星被稱為“客星”，數朝歷史文獻有所記載。《宋史仁宗本紀》對公元1054年超新星（SN1054）記載道：“嘉佑元年三月辛末，司天監言：自至和元年五月，客星晨出東方，守天關，至是沒”更詳細的歷史記載表明，這顆超新星最亮竟然亮到如金星一樣，白天都能看到，並持續了23天，而夜晚可見的時間則持續一年零10個月。

現代天體物理學對恆星演化以及超新星爆發機制已具有比較清晰理解與分類。

通常，恆星的輻射源自於恆星中心的輕核素聚變融合所釋放的能量。該能量在恆星中心產生，抵抗著恆星內部的因萬有引力而產生的巨大壓力，並以輻射傳導的方式傳送至恆星表面，形成恆星光與熱的電磁輻射。當大質量恆星演化晚期，核素合成進行到鐵核素時，其核融合不再產生能量。此後，恆星核心並不以溫和而緩慢的方式逐步收縮，而是快速地收縮——通常用“塌縮”描述——成為緻密天體。早在1930年代中子發現之初，茲維基等人就意識到，晚期恆星可能塌縮為緻密天體——中子星，這應當就是II類超新星爆發的原因。

令人驚奇的是，在英國學者修伊什與貝爾於1967年發現首顆脈衝星不久之後，義大利佛朗哥帕齊尼等人於1968年在中國歷史具有記錄的1054年超新星爆發的遺蹟——蟹狀星雲中找到了了每秒轉動約33周的脈衝星。不久之後，人們就認識到，“脈衝星”其實就是茲維基等人在30年代預言過的“中子星”。

千年前的SN1054，這會兒變成了蟹狀星雲，中間找到了一個脈衝星，即中子星

自“客星”觀測開始，到發現中子星結束，這段歷史經歷千年，前後呼應，中西貫通，結局可謂已經非常圓滿。然而，故事沒有就此結束。

早在中子星發現之前，人們就著手核算超新星爆發的能源收支狀況。在恆星演化晚期，恆星核聚變能已經釋放完畢，超新星（II類）爆發的能源主要來自於恆星引力收縮所釋放的勢能。

恆星的引力勢能可以透過牛頓定律加以計算。如果假定質量為M的物體收縮前後均為勻質的球體，則釋放的引力勢能可根據牛頓引力定律做積分運算獲得：

E ＝（9/15） G M^2 ［（1/r）－（1/R）］……（1）

式中M為星體的質量，r 為收縮後的半徑，R為收縮前恆星半徑，G為引力常數，其值為6。67牛頓平方米槓千億平方公斤。

一般情況下，恆星收縮前後並不是勻質的。對於較大比例的收縮，（1）式中（1/R）與（1/r）相比是小量，可略去不計。因此恆星大幅度收縮所釋放的能量可以表達為：

E ＝（1/2） G M^2 （1/r）……（2）

十九世紀後半葉，人們在發現原子核與原子能之前，開爾文等人曾試圖用星雲收縮成為恆星所釋放的引力能解釋太陽的能源機制。然而，定量核算時，則

對不上賬

。太陽質量約為200萬壭公斤，當從數光年（相當於無窮大距離）的稀薄星雲收縮到目前的太陽半徑，65萬公里（即6。5億米），利用（2）可以算得，收縮過程所釋放的的引力勢能約為40兀焦耳，可維持太陽輻射約0。1珥秒，即約4000萬年，遠不能與地球已具有數十億年的地質學史事實相匹配。當然，如前所述，人們在發現發現氫核聚變原理後，太陽能源已得到了合理的理解。

而對於晚期恆星塌縮與超新星爆發，則存在

另一種形式的對不上賬

。

如果1。5倍的太陽質量的物質從通常密度塌縮到原子核密度100珥公斤槓立方米，其中子星的相應直徑約為18公里，即18000米，引力收縮所釋放的勢能則為300萬兀焦耳（約為該中子星的靜質量的10%左右）。這是一個極高的能量值，且奇蹟般地與伽馬爆輻射平均預期值相當！然而，超新星爆發雖然極亮，但消耗不了這麼多能量。

通常，超新星亮度在太陽一億倍左右，其輻射功率約為1000巳瓦。超新星爆發時間通常不足兩年（6000萬秒），則超新星爆發輻射總能量不大於1000兀焦耳，尚不足上述恆星塌縮的引力勢能300萬兀焦耳的千分之一。即使計拋射的氣體物質所具有的動能，耀眼超新星，在爆發過程中，可視部分的能量包括光能與動能，不及晚期恆星塌縮所釋放的引力勢能的1%！

1964年（此時距發現脈衝星尚有數年時間），美籍華裔學者丘宏義在細緻核算了晚期恆星能量問題之後，提出了新概念：晚期恆星塌縮所

釋放大部分能量透過中微子形式無（低）障礙且即時地從塌縮星體中輻射了出去

，

超新星爆發其實只是其塌縮釋放能量的領頭

。

中微子概念源於貝塔衰變研究。人們在精確測量了原子在貝塔衰變中發射的電子動能分佈後，著名學者泡利與費米提出，原子在貝塔衰變中發射電子的同時，還輻射了一種名為“中微子”的粒子，它以光速執行，不帶電，且與物質的相互作用極其微弱。按照目前恆星演化理論，在晚期恆星塌縮（超新星爆發）過程中，中微子輻射具有兩種方式：

一種方式是原子核（主要是鐵核）中質子在晚期恆星塌縮時吸收電子，轉變為中子並輻射中微子。1。5倍太陽質量的鐵核具有的質子數量數目約為10祁個，每個質子與電子合併為中子需吸收1。3兆電子伏能量，輻射的中微子另外帶走數兆電子伏的能量，該過程將消耗約10萬兀焦耳能量。

另一種方式是熱中微子。當塌縮形成的緻密天體的密度很高時，對中微子也變得不透明。這時，電子-正電子與中微子-反中微子將組合在一起參與緻密天體的熱平衡，中微子的能量分佈將由費米分佈描述。恆星核心塌縮成中子星初期，塌縮勢能轉變為中子的熱運動動能，其溫度達到1萬億度（高出太陽表面溫度的1億倍）。

熱中微子輻射規律與電磁波的黑體輻射規律相似，由玻爾茲曼－斯特番定律描述，其輻射強度正比於其溫度的四次方，其單位面積輻射強度比超出太陽1巳倍，即使考慮到中子星的表面積僅為太陽的表面積百億分之一，形成初期的中子星電磁輻射與熱中微子的的輻射功率仍比太陽的輻射功率高出100萬珥倍以上。高功率的電磁輻射在加熱了塌縮星體外部物質的同時，也遭到這些物質的反射與阻攔。而中微子則幾乎無障礙地穿越塌縮星體外部的非緻密物質，使得晚期恆星中心塌縮得以在短時間內完成。若僅具有電磁輻射傳導而無中微子輻射，超新星爆發或將不會發生：即使核融合不再產生能量，參照開爾文與亥姆霍茲的模型，晚期恆星透過引力收縮逐步釋放能量，仍可以維持恆星平穩地“點亮”極長（例如數百億年）時間，而不會發生超新星爆發。

晚期大質量恆星塌縮釋放的總能量可達數百萬兀焦耳，即數10萬劉爾格（相當於太陽質量的6%轉變為能量）。假定輻射的高峰期為十秒，由此即可估算出恆星塌縮後，初形成的中子星表面的中微子輻射強度。如果假定輻射時間為10秒鐘，則總輻射功率為10萬兀瓦，每平方米的輻射功率為3500巳瓦。除以光速的平方，則中微子輻射的質量流，達到了約400珥公斤/（秒。平方米），即4000萬億噸/（秒。平方米），即在初期的中子星表面，每平方米每秒流出4000萬億噸中微子！想想三峽大壩洩洪，流速40米/秒，質量流僅為40噸/（秒。平方米）呢，而恆星塌縮時，中子星的中微子輻射所對應的質量流居然高出三峽水流的100萬億倍！考慮到中微子以光速（3億米/秒）運動，在初期中子星表面，流出中微子質量密度達到驚人的1300萬噸！

1964年，丘宏義提出

超新星爆發同時伴隨極強中微子輻射

的概念

時，響應者很少，自己也不是信心十足。他曾說道，估計新概念（超新星爆發伴隨強烈的中微子輻射）需等待很長時間才能獲得觀測驗證。

然而，丘宏義無需如同從SN1054的爆發遺蹟中發現脈衝星那樣需要等待一千年！在邱宏義提出他晚期恆星演化模型20年後，人們在超新星SN1987A綜合觀測中，記錄到了丘宏義預期的中微子輻射。在SN1987A被光學觀測到的當天，世界上有4箇中微子實驗室記錄到在數秒的時間範圍內記錄到22個來自宇宙空間的中微子。

超新星1987A所形成的星雲，最近在其中心發現了中子星存在的證據

從SN1987A超新星爆發中，在數十秒時間內觀測到的22箇中微子。數目雖少，但意義重大，它不但驗證了晚期恆星演化理論，還事實上說明了中微子速度與光速高度一致，即使有差別也是以十億分之一為單位進行計量。

作者自幼熱愛星空，廣泛閱讀所有能夠接觸到的天文學書刊。當暗物質與伽馬爆逐漸為人們瞭解時，吸引了作者的高度關注。2007年3月下旬，作者去石家莊探訪被稱為“玉石”的天文網友同好。與“玉石”交流期間，作者突然意識到，宇宙

伽馬爆，應當就是暗物質世界中的超新星爆發時所伴隨的暗中微子輻射！

就在此刻，作者體驗了一種眩暈的感覺。

在隨後幾個月中，作者將上述思路整理成“平凡暗物質假說”。

目前，人們認為暗物質處於彌散狀態，僅作為我們世界的引力背景而存在。這種思路其實與當年的“地心說”有異曲同工之處：地球是宇宙的中心，行星與恆星等天體僅僅作為地球的背景而存在。著名的哥白尼原理認為，宇宙沒有中心，所有位置都是平權的。

基於哥白尼原理，“平凡暗物質假說”推測，暗物質雖然與人們接觸到的物質世界相互作用非常弱，但同類“暗物質”之間應存在相互作用，並形成多種凝聚狀態。

“平凡暗物質假說認為，除了 “共享”的引力相互作用以外，暗物質粒子具有獨立於我們世界之外的暗電磁相互作用，暗強相互作用。我們世界中物質不參與暗電磁相互作用等暗相互作用，暗物質粒子不參與我們世界中電磁相互作用等強相互作用。這就是說，暗物質世界中的獨立於我們的世界，正如同我們的世界獨立於它們一樣。對應於可視世界的光子，電子，夸克，暗物質世界相應存在暗光子，暗電子，暗夸克。這樣，將匯出一個我們比較熟悉的、並不費解的暗物質理解，正因此，我們將其稱為“平凡暗物質假說”。

我們的世界與暗物質世界並不是完全平行而絕不“相交”。眾所周知，我們與他們具有共同的引力相互作用。除此以外，“平凡暗物質假說”還有一個

大膽的推測

：可視世界中的中微子就是暗物質世界中的傳遞暗電磁相互作用的場量子——暗光子。相應地，我們世界中的光子，在暗物質世界中也扮演著暗中微子的角色。

與可視物質上夸克與下夸克不同組合構成中子與質子相類似，在暗物質世界中，暗夸克透過暗強相互作用構成暗中子與暗質子。而暗中子與暗質子的以不同數目組合，可以組成與可視世界相對應的各種暗原子核。而這些暗原子核與暗電子結合在一起，可以透過暗電磁相互作用組成各種暗原子。

這些暗原子可以構成暗物質的各種化合物與凝聚態。例如，暗1號，暗6號，暗7號與暗8號元素，分別為暗氫、暗碳、暗氮、暗氧元素，他們可構成各種暗氨基酸等有機物，這些暗氨基酸可構成暗蛋白質，並與暗核酸等構成暗物質世界中生命的基礎物質。

不難想象，在暗物質世界的天空中，也應分佈著多種形式的暗物質天體，暗物質恆星則是其中的一種。這些暗（物質）恆星由暗氫原子、暗氦原子組成的暗物質星雲收縮形成，它在引力作用收縮並升溫，點燃暗氫原子核聚變反應，成為發射暗光子的暗恆星。這一切與可視世界中情形相當。我們熟知的太陽與恆星，在他們那裡則成為他們心目中的暗物質。當然，輻射暗光子（中微子）的暗恆星，到目前為止，他們的中微子“星光”仍在人們觀測能力之外。

沿用恆星演化理論，當暗恆星的（暗）核融合進行到暗鐵核素時，也將發生晚期暗恆星的塌縮，即發生暗超新星的爆發。爆發所輻射的暗光子為中微子，雖然比暗恆星平時的輻射要強數以億倍，但是強度依然太弱，僅為我們所見的超新星爆發所伴隨的中微子輻射強度的數百億分之一，尚不能被我們觀測到。然而，伴隨暗超新星爆發的暗中微子輻射，則形成人們已經觀測到的宇宙伽馬爆！當然，我們勉強可探測、超新星爆發時同時輻射的中微子脈衝，則應是暗物質世界之中其亮無比的“伽馬爆”。

引入“平凡暗物質”假說後，許多現象可以給出更為簡明的解釋。

文章寫到最後，我突然想起了郭沫若先生百年前所寫的一首詩，《天空中的街市》，曾經作為課文出現在我哥哥的語文書中：

遠遠

的街

燈明瞭，好像閃著無數的明星。

天上的

明星現了，好像點著無數

的街

燈。

我想那縹緲的空中，定然有美麗

的街市

。