“宇宙幽灵”中微子到底有没有质量，总量为什么是其他粒子10亿倍

在自然界中，中微子共有三种形态：电子中微子、缪子中微子、陶子中微子。它们虽然同属构成物质世界的基本粒子，但因其极难探测，成为物理学界的“宇宙幽灵”。中微子的质量极其微小，几乎小于电子的百万分之一。但其总量又异常巨大，据说甚至比全部显物质量的总和还要大。

自中微子问世的半个多世纪以来，中微子到底有没有质量一直是物理学界的一桩悬案。标准模型认为，中微子的质量应该严格等于零，但某些实验证据表明中微子的质量很可能又不是零。20世纪90年代，小柴昌俊小组终于给出了中微子有静止质量和振荡的确凿证据。这一成果在当时的国际物理界引起了很大轰动。

中微子的质量找到了，现在我们就可以展开对宇宙膨胀机制的研讨工作。前面说过，中微子的质量非常微小，小到只及电子的百万分之一。但其总量又异常巨大，据说甚至要比全部显物质量的总和还要大。与其他粒子相比，中微子的数量比它们要多出数十亿倍。这是因为宇宙能产生中微子的地方极多，比如超新星爆发、x射线双星、高速质子流、塞弗特星系和类星体等特殊天体，都是产生中微子的超级大本营。

除此之外，像遍布宇宙的太阳之类的普通恒星，也同样是中微子的发源地。虽然普通恒星的产量远不及特殊天体大，但由于此类恒星在宇宙中无可匹敌的数量优势，就必然要成为脱颖而出的一群“黑马”。

现在就从太阳开始：当太阳内部的核聚变不停地向外辐射光和热时，它的2个氢核碰撞会释放出1个电子和1个中微子，4个质子聚变为1个氦核时，会释放出2个中微子。在整个太阳内部的聚变过程中，每秒所产生的中微子的数量竟然高达2×10

中微子不带电，其静止质量几近于零，但核聚变所赋予它的势能又非常之强大，以上三大特征使中微子具有其他所有粒子都不具备的极强的穿透力。更令人惊奇的是，它具有长期保持其强度的特殊能力：据说中微子不管跨越多大的历史时空，其超强势头一直不减，这当然是既难得又极其罕见的特点。但也并不一定如某些物理学家所预言和赞美的那样，说中微子甚至能一口气连续穿越8千亿个地球而毫发无损，这种说法肯定是错误的。而且正是由于这类错误的滥觞，阻碍了此后许多重大事件的发现。

中微子的长处亦源于它极微小的尺度和极怪僻的个性：若论其小，任何原子对它来说都无疑于一座空旷的山谷；若谈其怪，它除了对引力能产生微不足道的一点儿反应之外，和其他任何粒子都老死不相往来。所以多年来尽管人们对它青眼有加，但若认真想与其对话却是难上加难。不过世上毕竟没有绝对的事，中微子尽管桀骜不驯，却终不免有失手露怯之处。专家测算，平均每100万个中微子穿越地球之时，仍然有1个会与地球大气产生反应。如果这一推论正确，那么这百万分之一的中微子，就有可能是我们打开宇宙之门的一把特殊的钥匙。

不过这“唯一”的一把钥匙也只能给人一点儿启示而无任何实际用途。因为经过计算，科学家发现利用大气原子来阻挡中微子的冲击根本行不通：对于中微子那极微小的尺度，即便钨和铅那样致密的金属都形同无物，空气中疏松的分子、原子、质子、中子和电子如何能挡得住中微子的脚步?可是，中微子就真的能够在庞大的宇宙中横行无忌吗?

时至今日，现代天文物理学确实是这么认为的。他们当然不无道理，因为无论其尺度和势能，中微子的确具有横行宇宙独步天下的能力。

但是他们忘记了其中最重要的一点：即“不管中微子有多么微小，它毕竟不为零，只要其质量不为零，就不可能逃脱物理法则即引力对它的约束”。换句话说，凭借其极其细微的尺度，哪怕它能够轻易穿越恒星内部最致密的空间，甚至有本事穿越连原子甚至质子都能被压碎的白矮星和中子星，也绝不可能无视大质量恒星的引力中心。

与大质量恒星的引力中心那势力超凡的引力场相比，中微子再强的势能也显得微不足道。所以尽管现在尚未曾做过任何一项哪怕最基本的物理实验，我仍然有绝对的把握断言：一切恒星中心的引力场，都是中微子所无法逾越的天然障碍。因此在引力尚占主导地位的星球星系，一束中微子不远万里地从宇宙深处飞来，突然在大质量恒星中心的引力场中碰壁，从而在该恒星与其出发点之间产生了一个力矩。于是，宇宙的膨胀之门便从这里开启。

物理学家计算，星际空间平均每立方厘米每秒通过330个中微子，其密度仅次于光子，但其单位势能却是光子的千百倍。所以当每秒千百万亿的中微子与恒星的质量中心不断产生斥力矩，其排斥力即推力之大是可想而知的。

那么导致宇宙膨胀的中微子量又该如何统计和计算呢?这里有一个简单的方法，不妨仍以太阳为例，设：

太阳每秒约产生2×10

中微子的总量得到了，下面再来看看中微子究竟是如何导致宇宙的加速膨胀的：在三维立体四维时空的宏观宇宙中，在300亿光年那硕大无比的空间之内，到处都分布着星云星系，到处都充斥着势力超群的中微子源。现在我们不妨设想一下：如果银河系以其2000亿颗恒星共同组成一个统一的斥力维，宇宙其他方位的500亿座庞大的星系形成另外500亿个斥力维，当这些斥力维在宇宙的各方位、各角度同时在其核反应的过程中向外喷射超强势的中微子流时，这500亿条每条都宽达数万甚至数十万光年的中微子长河，就会在整个宇宙空间中交织出一张硕大无比的密密麻麻的“天网”。在这座“天网”中，众星系都利用自己“手”中的中微子“大炮”不停地向外轰击：它们互相进攻，互相冲锋，互相推搡，互相排斥，它们你推我、我推你，大家合力往外推，于是星系开始分离，宇宙开始膨胀。

那么宇宙究竟是何时开始加速膨胀的呢?其实在星系刚刚分离的那一刻就已经开始了，不过初始加速的几率相对较低而已。其具体机制是：由于中微子的斥力线极长，而星系的引力线相对较短。因此随着星系距离的逐步加大，星系间的引力线衰减较快，中微子的斥力线则衰减较慢，所以所谓的宇宙加速膨胀，不过是引力与斥力二者间比例失衡的结果——引力逐渐势微，斥力仍然强劲，星系的移动速度自然呈递增态势。于是宇宙加速膨胀的效应逐渐开始显现。可是星系问的斥力能够导致宇宙膨胀，恒星之间的斥力为什么就不能让星系膨胀，最后分崩离析呢?这的确是个问题，不过此问题倒不难解答：第一，星系间的空间大，相互间的引力弱，而中微子的斥力又较少受距离的影响，因此星系之间就比较容易分离；第二，星系内的空间小，恒星间的引力大，而中微子的斥力又不足以抗衡星系质量中心的强大引力，所以星系才得以维持原状，不至于被斥力所拆散。

当然正是由于中微子的作用，星系才没有被引力所塌陷，人类才得以存在。所以我觉得人们若思感恩，最应感谢的就是微不足道的中微子：没有中微子，咱们人类至今没准还窝在量子世界里打转转，一切都谈不上了。

话到此处，我觉得不说也会明白，其实所谓的中微子，就是人们到处寻找却一直找寻不到的暗能量。

因为在现今世界上，似乎也只有中微子这种极特殊、极乖戾的粒子，才具有暗能量所需要的全部特征：极大的总量；极小的单位；极高的速度；极强的势能；极长的寿命；极孤僻的个性。

通过上面的论述可以看出，我们现在所讨论的乃是理论上的纯粹的暗能。除此之外，还有一种实际存在也正在起作用的广义的暗能量：这个暗能量的概念就是除中微子外，整个大宇宙从伽马射线到射电波的全波段的电磁辐射。因为所有这些发射性粒子都带有天然的斥力矩，所以它们甚至包括无所不在的明亮的光子在内，都应该收在我们的暗能量之列。

最后根据上述事例，我觉得似应设立一个属于我们自己的宇宙学常数。这个数据不一定准确，却能够比较准确地体现我们对质能世界的总体认识。不致过于偏颇：显物质为20％，暗物质为30％，暗能量为50％。

上述比例表明：显物质与暗物质相加，恰好等于暗能量的总量；反过来暗能量与暗物质相加，则等于显物质的4倍。四乃方位之数，无论上下左右还是东西南北，四维时空再加上空间中的物质就等于宏观的宇宙。我相信在缓慢膨胀的无限空间中，相对平衡的质能关系也许会更适合于宇宙存在的真谛。