暗物質之謎你能破解嗎？

星辰创作 · 发表于 2021-11-9 10:33:11

究竟暗物质是什么？暗物质是指那些自身没有电磁辐射，也不与电磁波相互作用的一类物质。它们能够干扰星体发出的光波或者引力，但却无法被直接观测到。科学家曾对暗物质提出多种假设，但直到目前，这些假设都还没有得到充分证明。探寻暗物质也因此被认为是天体物理研究中最具有挑战性的课题。

　　上世纪70年代，天文学家们发现包括银河系在内的大多数星系外侧都被一个巨大的不明物质包裹，这种不明物质无法直接观测，但确实存在。天文学家们将这些不明物质叫做“暗物质”。他们认为暗物质为宇宙提供了重要的引力来源，防止宇宙陷入四分五裂的境地。然而到目前为止，仍然没有任何人知道这种神秘的物质究竟由什么组成。

　　但天文学家们并不是完全没有办法――暗物质的质量非常大，它的总质量相当于整个宇宙中所有“可见物质”(气体、尘埃、恒星、行星等)质量总和的5倍以上。由于质量非常大，暗物质所提供的引力作用不仅足以帮助凝聚星系，还会让光线发生弯折，从而导致天文学家所能观测到的星系图像发生扭曲变形。通过对这种扭曲的观测，天文学家可以建立计算机模型来模拟出围绕星系存在的暗物质的大小和形状。而一旦天文学家理解了暗物质的这种性质，他们就可以利用这些信息揭开暗物质的组成之谜。

　　但这只是理想状态。实际的情况是，天文学家虽然擅长天文观察和演算，但他们却不一定擅长计算机技术。正如英国爱丁堡大学的天体物理学家托马斯?苛金所说：“我们目前所拥有的这种算法只能大体上确定并判断这些暗物质的团块。我们需要比这高出几个数量级的精确计算机模拟来确定其组成物质究竟是什么。”但这却不是托马斯和他的团队所擅长的。为此，托马斯和他的同事们举办了计算机竞赛，希望能征集到创新的计算机算法，帮助他们解决暗物质之谜。

　　托马斯发起了一项名叫“观察黑暗世界”的竞赛项目。在这个项目中，参与者可以真正地参与到突破性的研究工作之中，而不是仅仅做些简单的分类工作。那么参赛者究竟要做些什么呢?非常简单，他们只要设计出一种天体物理学家们设计不出的计算机算法程序，并击败其他竞争对手，就可以获得1.2万美元的奖金，以及一份薪水丰厚的工作。

　　托马斯表示：“这是一项双赢的赛事。从天文学家的角度来说，我们缺乏资源。在此之前，全世界大概只有5个人思考这个问题，而现在我们有200个人。”

　　让所有的公众参与科学研究，并不是托马斯的创举。当一个问题太过庞大，并且涉及很多学科的时候，科学家们往往乐意请来数量庞大的参与者为自己助阵。在美国，甚至还有网站专门向公众发布需要参与的科学研究项目。通过这些网站，大量没有受到过任何正式训练的公众能够获知许多可供参与的科研项目――他们可以选择帮助科学家们识别外星无线电信号，进行星系分类，也可以选择分辨不同的蝙蝠叫声，或是在空间望远镜获取的数据中搜寻新的系外行星。

　　天文学家们已经被暗物质这个问题困扰了许多年，这一次，他们将目光投向公众，希望在民间的计算机高手能提供创新的计算机算法，帮助他们揭开暗物质之谜。