“暗物质致癌”背后真相

如果是真的，兴许还是一件好事儿！

过去几十年科学界最令人激动的发现竟然是我们对宇宙的大部分一无所知。构成我们的物质，构成我们日常所见一切的物质，只占宇宙总量的一小部分。我们的观测结果向我们暗示，必然存在着一种不发光的物质，一种我们看不到的物质。我们叫它“暗物质”。暗物质究竟是什么，我们仍然不知道。大部分人相信它是一种粒子，一种相互作用非常微弱的粒子，一种不会和光子发生作用的粒子。

虽然看不到，我们仍然可以通过引力作用来感知暗物质。感知的方法有多种，比如引力透镜，比如可见物质在暗物质引力场中的运动等等。星系的自转成了首个证据，肯定有什么东西拉着恒星围绕星系中心运行，如果仅靠恒星本身，力量是不够的。银河系可能就浸泡在一个近似球形的暗物质晕中。

太阳系每2.2亿年围绕银河中心运行一周。我们其实就在笼罩着星系的暗物质中穿行，因此暗物质粒子每时每刻都在快速穿越地球。也许暗物质粒子和普通物质的相互作用是极其微弱的，但这种作用是时刻发生着的。

人们进行了许多实验，来寻找暗物质和普通物质间的罕见作用。实验多半会用到大型水槽，并在里面装上所需的特定原子。不同的实验使用的原子各不相同，但它们寻找的都是原子核在暗物质粒子作用下产生的微小反应。传感器能够检测到这种作用产生的热量，或某些原子在此作用下发出的光，专业人员称这种现象为“闪烁（scintillation）”。

暗物质传感器LUX内的光电倍增管。C.H. Faham

暗物质粒子也会穿过我们的身体，它们偶尔也会与我们的原子核发生作用。暗物质粒子产生的能量通常只有几千电子伏。这种能量非常之小，因此原子核本身不会受到影响，最多发生一点晃动。但这种能量比能够让分子解体的能量高出1000倍以上。暗物质粒子因此能够破坏我们体内的分子结构。我们体内有一种分子名叫DNA，因此暗物质也有可能破坏DNA。在大多数情况下，这种破坏会被细胞本身修复，但有时候修复不了，有时候，被破坏的DNA能够继续存活并复制。

所以是的，暗物质好像是会使人致癌。但问题的关键是，这种情况的可能性有多大？好象不怎么大。暗物质传感器的质量通常在50至250千克之间，因此对于理论物理学家来说，这是一头体型中等的“球形奶牛”（意为被高度简化了的生活现象）。（或者说是一头偏小的奶牛。）人们希望这些传感器每年检测到几次至几千次结果。由于传感器的低效率，检测到的结果数量可能会少于实际发生的数量。由此我们可以知道，我们身体每年和暗物质可能发生的作用数量大概是十次至几千次之间。

这是一个粗略的估计，我们身体每天和暗物质发生作用的频率大约是几天一次或一天几次。这种作用多半会发生在氧原子核身上。作用的确切数量取决于暗物质粒子究竟是什么，因此这是一种不确定的估计。

而对于健康来说，没人知道这种分子链的破坏有多大的致癌可能性。但我们可以把这种情况和宇宙射线，多半是μ介子产生的破坏作一比较。μ介子不但能够传递更多的能量给我们的身体，而且它们为数众多。我们一生暴露在暗物质中可能遭到的伤害，可能只相当于我们暴露在宇宙射线中一秒钟。所以，对于患癌的风险来说，暗物质实在是不足为虑。这种风险还不如你平日的所作所为带来的风险来得大。

如果暗物质真的能破坏DNA，其实倒不失为一件好事。

曾经有一个名为DAMA的暗物质传感器，多年来检测到了一个信号，这个信号每年都会发生周期性改变。有人认为这种一年一度的变化是由于太阳在暗物质晕中穿行造成的。

但不幸的是，能够对此加以解释的暗物质粒子特性被其它实验排除了。DAMA获得的信号非常明确，因此肯定有什么事正在发生。但是由于和其它实验发生冲突，许多科研人员认为DAMA看到的并不是暗物质。但DAMA看到的究竟是什么？没人知道。

解开这个谜团的方法之一是测出这些粒子来自的方位。我们知道我们围绕银河中心运行的方向，因此也就知道了暗物质粒子应该来自哪个方向。但是现今的传感器性能不佳，它们的设计原理导致它们无法测出撞击来自的方向，也没有敏感到能够找出作用产生的确切位置。

不过近年有科学家声称，存在着一种简便的方法，能够追踪暗物质粒子飞行的方向。这种方法使用了一大堆密集的直列DNA链，来重建原子被暗物质击中时的情景。

实验中，当暗物质粒子与金箔发生作用时，会踢出一个原子。这个金原子携带了暗物质粒子的大部分动能，因此它飞行的方向与暗物质粒子飞行的方向大致是相同的。金箔下方悬挂着许多DNA链，金原子一旦击中一个，DNA就会被破坏。金原子能够从暗物质粒子那里获得足够多的能量来破坏几百条DNA链。

这一假想实验的草图。飞入的暗物质粒子踢出了一个金原子，金原子随之破坏了多条DNA链。

所以只要我们知道实验中所用DNA的序列，就能够建立一个定位系统。我们只要找到被破坏的DNA，找到它们的损坏之处，就能够重建金原子飞行的路径，进而找到暗物质粒子飞行的方向。

致于用什么样的DNA并不确定，只要它们足够长，且没有太多重复的结构就成。人们对DNA比较熟悉，对这种分子研究得也非常深入，有许多工具能够设计、复制和测量DNA链。基因序列重建技术高度发达。

这一假想中的实验不仅能够解答暗物质谜题，也把物理学和生物化学、分子生物学连接了起来。揭开暗物质之谜的关键，可能隐藏在我们的体内！