每经编辑｜阿瑟·奥茨·索尔兹伯格    

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巨大(da)黑(hei)属(shu)：超越(yue)想象的(de)引(yin)力巨(ju)兽

我们仰(yang)望(wang)星空，看到的(de)不(bu)过(guo)是(shi)宇宙(zhou)的冰山(shan)一(yi)角。在这片(pian)浩(hao)瀚无(wu)垠的(de)黑暗(an)中，潜(qian)藏着一些(xie)我(wo)们尚未(wei)完全(quan)理(li)解的庞(pang)然(ran)大(da)物——“巨大黑(hei)属”。这个概念(nian)，虽然在(zai)主流科(ke)学(xue)界尚(shang)未有(you)明确的定(ding)义，但(dan)它触及了(le)我们对宇宙(zhou)中(zhong)最极(ji)端(duan)、最(zui)神秘(mi)现象(xiang)的想(xiang)象边(bian)界。当我(wo)们谈论“巨大(da)黑(hei)属(shu)”时，我(wo)们可(ke)能(neng)是在(zai)指(zhi)那些比(bi)我们所(suo)熟知的黑洞更(geng)加巨(ju)大(da)、更加(jia)难(nan)以捉(zhuo)摸(mo)的(de)存在(zai)，它(ta)们可能是(shi)宇(yu)宙结构(gou)中(zhong)的关键节(jie)点，也可(ke)能(neng)是连(lian)接不(bu)同宇(yu)宙维度的(de)神秘(mi)通道(dao)。

它(ta)可能在自身周围形成一个巨大(da)的、极度扭曲(qu)的(de)时空(kong)区域，在(zai)这个区(qu)域内(nei)，时间和空(kong)间的概念(nian)可能(neng)已(yi)经(jing)失(shi)去了我(wo)们通常的(de)理解(jie)。光(guang)线(xian)在(zai)这(zhe)里会(hui)被无限弯曲(qu)，时(shi)间(jian)流逝的速度变得难以(yi)预测(ce)。

“巨大(da)黑(hei)属(shu)”的形成机(ji)制本(ben)身就(jiu)是一个巨(ju)大(da)的(de)谜团(tuan)。传(chuan)统(tong)的黑(hei)洞形成(cheng)理论，例(li)如(ru)大(da)质(zhi)量(liang)恒星的引力(li)坍缩(suo)，似(shi)乎不足以(yi)解释(shi)为何(he)会(hui)出现如(ru)此规(gui)模庞(pang)大的(de)“巨(ju)兽(shou)”。这是(shi)否意(yi)味着宇宙中存(cun)在着我们尚(shang)未发现(xian)的、能够(gou)催(cui)生如此(ci)巨大质(zhi)量的物理过(guo)程(cheng)？或许(xu)，它们是由(you)宇(yu)宙早期极其(qi)密集的物质和(he)能量直(zhi)接(jie)坍缩(suo)而成(cheng)，承(cheng)载着(zhe)宇宙初生(sheng)时的原(yuan)始信息。

又(you)或者(zhe)，它们(men)是不同宇宙相(xiang)互碰撞、融合(he)的产物(wu)，每一(yi)个“巨大(da)黑(hei)属(shu)”都(dou)可能是一个宇(yu)宙(zhou)的(de)“残骸”，或者(zhe)是一个新(xin)宇宙的“种子”。

它们的(de)探测也极(ji)其困(kun)难。由(you)于黑(hei)洞(dong)不(bu)发光，我(wo)们(men)只能通(tong)过(guo)它们对(dui)周(zhou)围物质的(de)引(yin)力(li)效应(ying)来(lai)推(tui)断它(ta)们的(de)存在(zai)。但“巨大黑(hei)属”的引力(li)效应范围之广(guang)、强度(du)之大(da)，可(ke)能(neng)会对整个星系(xi)的运(yun)动轨迹产(chan)生(sheng)显著影(ying)响。天文学(xue)家们一直(zhi)在寻找(zhao)这种“看不(bu)见”的(de)影响，例(li)如星系中心(xin)的(de)超大质量(liang)黑(hei)洞(dong)，它(ta)们被(bei)认(ren)为是“巨大(da)黑属”的一(yi)种表现(xian)形式，但(dan)即(ji)使(shi)是它(ta)们(men)，其(qi)真实(shi)的质量和(he)性质也充满(man)未(wei)知。

如果存在(zai)比(bi)已知(zhi)超大质量(liang)黑(hei)洞更巨大的“巨大黑(hei)属(shu)”，它们可能隐藏在宇(yu)宙深(shen)处，以一种(zhong)我们意想不到的方式操(cao)纵着(zhe)宇宙的宏伟画(hua)卷。

“巨(ju)大黑属”的(de)存(cun)在(zai)，不仅是对(dui)我们(men)现(xian)有物理(li)学理(li)论的(de)挑战，更(geng)是对我们(men)宇(yu)宙观的重塑。它们可(ke)能不(bu)仅(jin)仅是天体(ti)物理学(xue)的研(yan)究对象，更(geng)可能(neng)与宇(yu)宙的起源(yuan)、演(yan)化(hua)以及(ji)终极命运(yun)息息(xi)相(xiang)关(guan)。它们是否(fou)是连接(jie)不(bu)同(tong)宇宙的(de)“虫洞”？它们(men)是否是(shi)宇(yu)宙能(neng)量的(de)巨(ju)大(da)储藏(cang)库(ku)？它们是否是(shi)某(mou)种(zhong)我们尚未(wei)理解的(de)“宇宙引(yin)擎(qing)”？这(zhe)些(xie)问(wen)题，如(ru)同宇宙本身一(yi)样(yang)，充(chong)满(man)了(le)诱惑(huo)和神秘(mi)。

我们对“巨大黑属(shu)”的每一次深(shen)入探索(suo)，都将(jiang)是(shi)一次(ci)对(dui)人类认(ren)知极限(xian)的挑战，一(yi)次对(dui)宇宙最深层奥(ao)秘(mi)的(de)追(zhui)寻(xun)。它们(men)是宇宙中最(zui)沉(chen)默的观察者，也(ye)是最具(ju)力(li)量的(de)塑造(zao)者，而(er)我(wo)们(men)，正试图(tu)听(ting)懂(dong)它(ta)们(men)用引(yin)力(li)书(shu)写(xie)的无声史诗(shi)。

暗物(wu)质：宇宙(zhou)的隐(yin)形骨架(jia)与终极谜团(tuan)

当(dang)我们谈(tan)论“巨大黑属”的(de)神秘时(shi)，我(wo)们(men)无(wu)法(fa)绕开(kai)另一个(ge)同样(yang)令人(ren)着(zhe)迷的宇(yu)宙组成部(bu)分(fen)——暗(an)物质。这(zhe)个(ge)占(zhan)据了宇宙总(zong)质量-能(neng)量大约(yue)27%的(de)神(shen)秘(mi)物(wu)质，以其“隐形(xing)”的(de)特性(xing)，构成了(le)我们宇(yu)宙的(de)骨(gu)架，却又(you)如幽灵(ling)般(ban)难(nan)以(yi)捉摸(mo)。我(wo)们知道(dao)它(ta)的存在，却无法直接看(kan)见它(ta)，更无法(fa)像普通(tong)物(wu)质(zhi)那样与(yu)它(ta)互动。

暗(an)物质，它比“巨(ju)大(da)黑(hei)属”更(geng)加普遍，但其性(xing)质同(tong)样深不可(ke)测。

暗物质的存在，最(zui)初是天文(wen)学家们在(zai)研(yan)究星系旋转速度(du)时(shi)发(fa)现(xian)的。星系中的恒(heng)星(xing)，尤其(qi)是外(wai)围的恒星(xing)，旋转(zhuan)速(su)度远超(chao)出了可见(jian)物质(zhi)（恒(heng)星(xing)、气体、尘埃(ai)）的引(yin)力所(suo)能解(jie)释的范(fan)围。如果(guo)星系(xi)仅(jin)仅由(you)我们能(neng)看到的物(wu)质组成(cheng)，那么(me)外(wai)围的(de)恒(heng)星早就(jiu)应该(gai)被(bei)甩出去，形成(cheng)“星系(xi)解体”。

为了(le)解释这(zhe)种(zhong)现象，科(ke)学(xue)家们(men)推测，一定存在(zai)着一种(zhong)看不见(jian)的、具(ju)有巨大(da)质(zhi)量(liang)的(de)物质，它提(ti)供(gong)了(le)额外(wai)的(de)引(yin)力，将星(xing)系束(shu)缚(fu)在一(yi)起(qi)。这(zhe)种看(kan)不见的物(wu)质(zhi)，就(jiu)被命(ming)名(ming)为(wei)“暗物(wu)质”。

此后，越来(lai)越(yue)多(duo)的天(tian)文(wen)观(guan)测(ce)证据(ju)，如(ru)星系团(tuan)的引力(li)透(tou)镜效(xiao)应、宇宙(zhou)微波背(bei)景辐射的(de)涨落(luo)，以及(ji)宇宙大(da)尺度结构(gou)的形成(cheng)，都无可(ke)辩驳地(di)指向了(le)暗物质(zhi)的(de)存(cun)在(zai)。它就像(xiang)是宇宙的(de)隐(yin)形骨架(jia)，将可见的(de)物质(zhi)聚(ju)集在一起，形(xing)成(cheng)了我们(men)今(jin)天(tian)看到(dao)的星(xing)系、星系(xi)团以及(ji)更(geng)庞大的宇宙(zhou)网络(luo)。没有暗物(wu)质，宇宙将(jiang)是一(yi)片散(san)乱，无法形(xing)成我(wo)们(men)所见(jian)的(de)复杂结(jie)构(gou)。

暗物(wu)质究竟是什(shen)么？这依(yi)然是(shi)21世(shi)纪(ji)物理(li)学最(zui)核心(xin)的谜团(tuan)之(zhi)一。科(ke)学家(jia)们提(ti)出了(le)许多(duo)假(jia)说(shuo)，最主流(liu)的(de)观点是，暗(an)物质由(you)一种我(wo)们尚未在标(biao)准模型(xing)中发现(xian)的(de)新粒(li)子构(gou)成，这(zhe)些粒(li)子(zi)被(bei)称(cheng)为(wei)“弱相互作用大(da)质量粒子”（WIMPs）。这(zhe)些(xie)粒子(zi)几乎不与普通物质(zhi)发(fa)生(sheng)电(dian)磁(ci)相(xiang)互作(zuo)用(yong)，因此(ci)无法被我(wo)们(men)直接探(tan)测(ce)到，它(ta)们只通过引(yin)力与(yu)其他物质(zhi)产生(sheng)联系。

但尽管付(fu)出了巨大的努(nu)力，通过地(di)下深处的(de)探(tan)测器以(yi)及(ji)大型粒(li)子(zi)对(dui)撞(zhuang)机(ji)，我(wo)们(men)至今仍(reng)未(wei)直接(jie)捕捉到任何确(que)凿的(de)暗物质(zhi)粒(li)子。

除了(le)WIMPs，还(hai)有(you)其他的理论，例如(ru)轴子(zi)（Axions）、惰性(xing)中微(wei)子（SterileNeutrinos）等，它们(men)也可(ke)能构(gou)成(cheng)暗物质的成(cheng)分(fen)。甚至还(hai)有一些(xie)激进的理(li)论认(ren)为，暗物(wu)质可能(neng)并非由粒子构(gou)成(cheng)，而是某种我(wo)们(men)尚未(wei)理解的引力现(xian)象，或者是(shi)一些微型(xing)黑洞的(de)集(ji)合。

每一次(ci)实验(yan)的失(shi)败(bai)，都像是(shi)在为暗物质的(de)神秘面纱(sha)增添(tian)一层(ceng)新的迷(mi)雾(wu)，同时(shi)也促(cu)使我(wo)们不断(duan)拓(tuo)展思(si)考的边(bian)界。

暗物(wu)质的研究(jiu)，不(bu)仅(jin)仅是天文(wen)学(xue)和(he)粒子物(wu)理(li)学的交叉领(ling)域，它更(geng)是关(guan)乎我(wo)们对(dui)宇宙(zhou)基本构成(cheng)和(he)运作原(yuan)理的(de)理解。如(ru)果暗物质是由(you)新的基(ji)本粒(li)子构(gou)成，那(na)么它将极(ji)大地(di)扩展我们对物(wu)质世(shi)界的(de)认(ren)知(zhi)，可能揭(jie)示出比(bi)标(biao)准(zhun)模型更深层(ceng)、更(geng)普适(shi)的(de)物(wu)理规(gui)律。如(ru)果(guo)暗物质(zhi)的(de)本质与(yu)引力(li)有(you)关，那么它将对(dui)我们理(li)解引力本(ben)身的(de)性质(zhi)，甚(shen)至宇宙的终(zhong)极(ji)命(ming)运，产(chan)生(sheng)颠覆性(xing)的(de)影(ying)响。

“巨(ju)大(da)黑属”与(yu)暗物质，如(ru)同宇(yu)宙的(de)两大未(wei)知(zhi)，它(ta)们交织在(zai)一(yi)起，共同构成了宇宙深邃而(er)迷人的(de)图景。它们(men)是宇(yu)宙演化(hua)的(de)关键驱动(dong)者，是(shi)宇宙(zhou)结构形成(cheng)的基石。对(dui)它(ta)们(men)的探索，是(shi)对(dui)人(ren)类(lei)智慧(hui)和(he)好奇(qi)心的(de)终极考验(yan)，也是(shi)对(dui)我们认识世界最(zui)根(gen)本(ben)能力的挑(tiao)战。每(mei)一次观测的进(jin)步，每一次理论(lun)的突破(po)，都让我们离(li)揭开(kai)宇宙(zhou)终极(ji)奥(ao)秘更(geng)近(jin)一步(bu)。

这场关于“巨大(da)黑属(shu)”和暗(an)物质的(de)探(tan)索，才刚刚(gang)开始，而宇(yu)宙，正以它(ta)无尽的沉默，等待着(zhe)我们去倾(qing)听(ting)，去(qu)解读。

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图片来源：每经记者 钟建华 摄

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