宇宙中最神秘的6個現象,搞明白其中一個,科學都將突飛猛進

雖然我們生活在宇宙之中，雖然我們是宇宙的一部分，雖然我們是由宇宙中隨處可見的物質組成的，但是我們現在對宇宙可以說只了解到了一點點皮毛。

宇宙依然有很多的未知等著我們去發現，依然有很多的秘密等著我們去找到答案。

今天我就說下在宇宙中，目前顯而易見的幾個未知現象，人類雖然發現了它們的存在，但是依舊對它們背後隱藏的真實原理並不清楚。

這幾個未知現象分別是黑洞奇點、反物質、暗物質、暗能量和快速無線電爆發。

雖然這些現象令現在的人們難以捉摸，但是它們確實是我們宇宙的一部分。了解這幾個現象背後的真理，將會為我們揭開宇宙基本原理的神秘面紗。

首先是黑洞，它一直挑戰著現有的物理學。

黑洞這個天體是上世紀二十年代廣義相對論預言的產物，雖然它是廣義相對論的一個數學解，但是就連愛因斯坦本人都不相信在現實宇宙中真實存在這樣的天體，並認為這種現象只是數學上的奇蹟。

但直到上世紀六十年代人們才發現了第一顆恆星級黑洞Cyg X-1的存在，以及後來在我們所處的銀河系中心通過計算周圍恆星的運動軌道，確定了在銀河系的中心確實存在一個質量達到了400萬個太陽，且不發光的天體。

越來越多的證據表明，這種天體並不是數學上的一種可能，而是真實的存在與我們的宇宙中。

隨著觀測設備的發現，現在我們不僅確定了它的存在，還利用望遠鏡獲得了第一張黑洞的照片，這顆黑洞位於M87星系中心，質量達到了65億個太陽，是一個非常活躍的黑洞。

至於什麼是黑洞？它的定義其實非常簡單，就是時空中一個強大的引力區域，這個區域有一個界面，進入這個界面的物體，包括光都會因為引力的原因無法逃脫出來，這也是為什麼我們要叫它黑洞的原因。

至於黑洞是如何形成的？現在我們只確定了一種途徑，就是質量至少在15倍太陽質量的恆星，在燃燒完自己的燃料以後核心坍縮形成的，並且伴隨著巨大能量的爆發，就是超新星爆發。

而核心坍縮就會留下一個密度無限大、體積無限小的點，就是所謂的奇點，這也是一顆黑洞的中心。

在這個核心的周圍就會存在一個視界面，穿過這個視界面的任何物體都會不可逆轉地墜落到黑洞的奇點。

現在關於黑洞，我們只能知道它的視界面以外的事情，也能知道它的視界面範圍，但是關於視界面的裡面我們就不知道了。

尤其是我們所說的那個無限密度、體積又無限小的奇點，到底是啥東西，我們不得而知。因為所有的科學家會說，在黑洞的起點處我們目前掌握的所有的物理學都不再成立。

因此黑洞現在對我們來說依然是個大大的謎題，黑洞的奇點是否是通往其他星系或者是宇宙的通道呢？一切都是猜測。

還有，我們現在解釋了恆星質量黑洞的形成，一般這些黑洞的質量都很小，從數倍的太陽質量到數十倍的太陽質量不等；

但是我們還知道，基本上所有的星系中心都有一個龐然大物，這些黑洞的質量都是數百萬到數十億倍的太陽質量不等；

關於這些黑洞的形成現在依然是猜測，有大爆炸形成的原初黑洞的說法，有恆星級黑洞合併、吸積形成的說法，但是我們無法驗證確實。

反物質

反物質的問題是宇宙學中排名第一的謎題。

組成我們這個世界中普通物質的亞原子粒子都有自己的反版本，這個不僅是在狄拉克的方程中被預言了出來，而且我們通過實驗在雲室中也檢測到了正電子的存在。

在往後人類建造得更加強大的對撞機中，我們發現了更多物質粒子的反物質版本。這說明反物質是宇宙的真實本質。

現在可以十分確定，在標準模型的基本粒子中都有自己的反版本。

例如構成我們這個世界的電子，質子和中子，它們都有自己的反粒子為反電子、反質子和反中子。

這些反粒子同樣也可以構成一個反物質世界，區別就是反粒子的電荷相反。

根據現在我們對能量創造物質過程的了解（對撞機中的數據），我們知道在大爆炸初期，能量創造物質的時候，同樣也誕生了等量的反物質。

但是我們現在看到的宇宙確實只存在正物質，反物質卻消失了。關於為何反物質會消失，這讓所有的科學家都感到頭疼。

現在我們可以在對撞機中製造十分微量的反物質，而且當這些反物質和正物質相遇的時候就會發生湮滅，將兩個粒子中包含的所有的質量都會在瞬間轉化為純能量。

這個現象，也讓人類產生了利用反物質作為燃料，製造宇宙飛船的想法。

因為這個過程中能量的轉化效率已經達到了極致，因為如果一千克物質與一千克反物質相互作用，將產生相當於43兆噸TNT的能量。

但是想要製造1毫克反物質要花費1000億美元，而且時間長達數百年。

暗物質，宇宙中消失的質量

現在我們在地球上、甚至在宇宙中能看到的物質都有由電子、質子和中子組成的。按理來說，宇宙中現在存在的物質就是我們現在看到的所有物質。

但是現在又有很多的證據表明，宇宙中還存在一些我們看不見、且難以發現的物質粒子，這些粒子具有質量，可以提供引力、以及感受到引力作用，但是就是無法發生電磁相互作用，可以說除了引力以外，和正常物質沒有任何的關係，這導致我們根本無法確定它們到底是什麼。

最初發現它們存在的人是上世紀30年代的一位天文學家叫弗裡茨·茲威基，他在觀察彗發星系團時，注意到了一個反常的現象。

就是其中的星系運動速度高於可見物質質量所能提供的引力，按理來說，這些星系這樣快速的運動就會導致星系團解體。

但真實的情況是星系團好好的，這就說明在星系團中還有我們沒有發現的物質在提供著巨大的引力。

茲威基當時的結論就是宇宙中有缺失的物質，由於它們看不見，因此稱為暗物質。

但是當時並沒有太多的人重視這個發現，直到30年後，美國天文學家維拉·魯賓在研究單個星系的時候，根據星系所能提供的引力，以及星系外圍的旋轉速度得出，在單個星系中也缺失質量，不然按照星系的旋轉速度，星系也會解體。

在此之後，暗物質才真正引起了天文學家的注意，經過了幾十年的研究，但現在都是個謎題。

暗物質是什麼？現在我們並不知道，只能說它們是一種具有質量的冷粒子，並且在宇宙中這種暗粒子的質量是所有可見物質的6倍，佔了宇宙總質能的27%。

而我們能看見的正常物質，只佔了宇宙總質能的5%。

這是天文學上的第二大謎團。

暗能量，一種神秘的、控制著宇宙的能量

上文說了，正常物質佔了總質能的5%而暗物質佔27%，那麼剩下的大部分是什麼？

剩下的68%就是我們現在要說的「暗能量」。

從名字可以看出來，我們並不知道這種能量形式是什麼，但是它的效益且真真切切地影響著宇宙，左右著我們的未來。

上世紀二十年代，在哈勃的發現下，我們已經了解到了宇宙在膨脹。但問題是宇宙的未來是一直膨脹下去，還是引力最終獲勝，宇宙轉而收縮，還是引力和膨脹率最後相互平衡呢？

這是當時人們關於宇宙未來結局的三種猜想，但是到了1998年的發現，才讓科學家知道以上的三種可能都不對，兩個獨立的天文小組通過對遙遠超新星的觀測發現，現在的宇宙不僅僅是在膨脹，而且是在加速膨脹。

也就是說宇宙在未來會膨脹的愈來愈快，這也說明了宇宙中有一種未知的能量為宇宙提供了抵抗引力的斥力，並且這種能量在宇宙膨脹的過程中，能量密度不會像物質密度、輻射密度一樣不斷的下降，而是一直保持著一個常數。

因此科學家將這種未知的能量稱為暗能量。

類星體

類星體就是類似於恆星的天體，但它們並不是恆星，只是看起來像恆星而已。這類天體距離地球十分遙遠，動輒數十億光年，甚至是數百億光年。

所以我們對它們的了解非常小，雖然現在知道類星體比星系要小得多，但它們的中心有一個龐然大物的黑洞，這個黑洞為整個星核提供著能量。

上世紀五十年代，我們第一次捕捉到了類似恆星的來源不明的無線電波，現在我們知道類星體發射的輻射橫跨整個電磁頻譜，由於距離我們很遙遠，光線紅移的作用，導致我們在地球上接受到類星體產生的強輻射，紅移到了無線電波段。

但是我們知道，黑洞並不發光，那麼類星體中心的黑洞如何給它提供非常大的能量輻射的？

這是因為在這些黑洞附近有很多的物質、塵埃和氣體，它們進入黑洞的引力範圍，就會在其周圍形成高速旋轉的吸積盤。

吸積盤中的物質會一直往下落，摩擦產生的能量會以電磁輻射的形式釋放出來，由於黑洞具有強的磁場，磁場也會導致帶電粒子被噴射出來，形成物質噴流。

因此類星體輻射的能量非常巨大，強大的類星體比整個銀河系要亮一千倍以上。

2017年，我們發現了迄今為止最遠的類星體，它距離我們超過130億光年，是在大爆炸後6億年產生的。

由於類星體非常明亮，所以我們可以通過觀察它數十億年前的樣子，了解宇宙早期星系演化的過程。

快速無線電爆發，一種令人的短暫無線電信號

這種短暫的無線電信號是在2007年發現，至於它的來歷現在依舊沒有一個公認的解釋。

這種信號持續的時間非常短只有幾毫秒，雖然我們接受到它們的時候是在無線電波段，能量比手機信號的能量還要低。

但是要不是因為紅移的作用，那麼這種短暫爆發釋放的能量將比太陽在一個世紀內釋放的能量的總和還要多。

現在關於這些短暫、且零星的無線電爆發還有很多未知的地方，因為我們不知道它的來源。

但也有人認為是快速旋轉的中子星、黑洞、或者是外星生命所為。

具體是哪種我們並不清楚。

總結

宇宙對我們來說充滿了太多的未知，如果它是一本書，那麼我們人類現在了解的只是零星的幾頁。以上6個問題，只要能搞明白一個，那麼人類將進入新的科學時代，至少會給我們帶來前所未有的驚喜。