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宇宙中的暗物質(zhì)？抱歉，它們可能都是由原初黑洞“偽裝”的

2021.03.22

根據(jù)目前的宇宙學(xué)模型，科學(xué)家認為：當今宇宙的總質(zhì)能有68.3%被暗能量占據(jù)，暗物質(zhì)占據(jù)了26.8%，其余的4.9%構(gòu)成了我們能看見的所有恒星、黑洞、星系和星際物質(zhì)等重子物質(zhì)。

暗物質(zhì)和暗能量不僅僅是看起來暗，而是從各個方面來講都非?！鞍怠?。以暗物質(zhì)為例，除了給宇宙天體提供引力之外，它幾乎不與可見物質(zhì)發(fā)生任何相互作用，因此我們直到今天也不知道該如何去觀測它們，只是通過星系中的天體運動知道它們在為這些恒星提供引力。

在世界各國科學(xué)家都不遺余力地去尋找暗物質(zhì)的同時，也有人提出了大膽的猜測：也許暗物質(zhì)并不存在！

當然，科學(xué)家們也并不是拍著腦門就編出了這個想法，而是通過復(fù)雜而又縝密的計算才做出這種猜測的。比如有些科學(xué)家就提出：我們可以通過修正的牛頓動力學(xué)，來解釋這些恒星的運行規(guī)律與理論有所偏差的現(xiàn)象。甚至還有科學(xué)家試圖修正相對論，來替代暗物質(zhì)理論。

除此之外，還有一種理論也一直比較流行，那就是原初黑洞理論。

你可能會納悶：雖然黑洞不能直接觀測，但我們也已經(jīng)拍攝到了黑洞的照片，為什么還有科學(xué)家將黑洞看作暗物質(zhì)的候選者呢？

原來，所謂的原初黑洞，和我們通常所說的黑洞并不相同。通常我們所說的黑洞都是大質(zhì)量恒星死亡后留下的遺骸，或者是位于星系中心的超大質(zhì)量黑洞。而原初黑洞的形成與天體無關(guān)，而是來自于宇宙大爆炸。

上個世紀70年代，著名物理學(xué)家霍金就提出了原初黑洞的概念。他認為，在宇宙大爆炸后的暴漲時期，當時宇宙的溫度和壓力都極其巨大，足以將一些物質(zhì)壓縮到致密程度，從而形成一個個非常微小的黑洞，這就是原初黑洞。他認為，原初黑洞可能只有十萬分之一克，尺寸也只有質(zhì)子或中子那么大，溫度則高達1200億攝氏度。

這樣的黑洞，可能不計其數(shù)，充斥在宇宙中，雖然溫度和密度都非常驚人，但體積和質(zhì)量都太小，以至于我們還無法觀測到。

因此，如果這樣的黑洞真的不計其數(shù)，那么真的可能在宇宙中像暗物質(zhì)理論說的那樣提供引力，并且又因為體積過小使得我們還無法探測到。

為了尋找到這種神秘的天體，來自美國加州大學(xué)洛杉磯分校和日本卡夫利宇宙物理與數(shù)學(xué)研究所的物理學(xué)家們，利用位于夏威夷的8.2米口徑的斯巴魯望遠鏡，在7個小時中拍攝了差不多200張仙女座大星系的照片，希望能夠借此解釋暗物質(zhì)的問題。

說起來，雖然體積和質(zhì)量規(guī)模有天壤之別，但原初黑洞和普通黑洞的本質(zhì)還是一樣的，那就是奇點——一個將所有質(zhì)量都集中在一個幾何點的詭異概念。

奇點恐怕是宇宙中最為詭異的結(jié)構(gòu)了，在奇點內(nèi)，任何物理定律都會失效，我們只能利用廣義相對論或者量子力學(xué)對它周圍的空間進行分析。尷尬的是，在這里，兩個最偉大的理論并不能達成一致，反而出現(xiàn)了彼此之間的矛盾。因此，直到今天，我們對于黑洞和奇點的了解仍然非常有限。

甚至有人相信，黑洞可能代表著另外一個宇宙，或者說我們的宇宙其實就是一個黑洞，這也是多元宇宙理論中比較流行的一種說法。乍聽之下，你可能覺得這個想法過于大膽，不過仔細想想，目前的理論不也認為我們的宇宙是從一個奇點通過大爆炸形成的嗎？

而且，有科學(xué)家認為，一旦我們進入到了黑洞的事件視界地平線以內(nèi)，那么我們就會發(fā)現(xiàn)，那里的時間與空間會和我們現(xiàn)在所生活的宇宙別無二致。

想一想，這個假說還是非常有趣的，這意味著一旦有一顆大質(zhì)量恒星爆發(fā)為超新星，并且內(nèi)部坍縮成一個黑洞，那么，砰，一個新的宇宙就誕生了。

而對于原初黑洞來說，情況又有所不同。它們可能是在宇宙大爆炸后僅僅1秒的時間內(nèi)就形成了。要知道，那個時候連質(zhì)子和中子都還沒有出現(xiàn)，更不要說物質(zhì)和天體了。彼時的宇宙，由各種輻射所主宰。

那個時候，宇宙的溫度至少有100億攝氏度，這樣恐怖的條件下，黑洞的形成也更加容易，不需要恒星級別的質(zhì)量，只要在某個點有足夠強大的力，那么輻射所攜帶的能量就會轉(zhuǎn)化為質(zhì)量，并且形成無數(shù)個原初黑洞。

這個想法看起來非常有趣，但它面臨著許多問題。目前，我們還沒有直接證據(jù)能夠證明原初黑洞的存在。而且，科學(xué)家還認為，這些不起眼的原初黑洞，很有可能在極短的時間內(nèi)就通過霍金輻射完全蒸發(fā)了，不會殘留到今天。

不過，科學(xué)家們并沒有放棄，他們相信，還有一些理論是支持這些原初黑洞存在的。參與本次研究的科學(xué)團隊認為：量子效應(yīng)可能會允許我們的宇宙空間中形成一些真空泡，成為坍縮的種子。他們的計算結(jié)果表明：這樣的原初黑洞的確有形成的可能，而且還符合我們對于暗物質(zhì)的推測。

利用原初黑洞解釋暗物質(zhì)的想法早已經(jīng)不新鮮了，且不提暗物質(zhì)的地位已經(jīng)相對很牢固，就算在駁斥暗物質(zhì)模型的理論中，原初黑洞也不是最受認可的。而且，即便原初黑洞真的符合暗物質(zhì)的理論，恐怕也只能提供其中一小部分現(xiàn)象，不能完全代替暗物質(zhì)。

遺憾的是，本次研究中，科學(xué)家們也的確沒有發(fā)現(xiàn)關(guān)于原初黑洞的直接證據(jù)。他們認為，如果適當延長觀測時間，或許可以找到一些蛛絲馬跡。即便沒有找到，至少我們也能排除一個錯誤選項，也不算一無所獲。

如果最終真的證明原初黑洞存在，甚至發(fā)現(xiàn)宇宙的黑洞里真的隱藏著嬰兒宇宙，那么我們的認知恐怕就要被顛覆了！

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