暗物质之谜

    广义相对论预言黑洞的存在，黑洞无法直接观测到，只能通过间接方式。物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息，也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹来得出，还能取得其位置以及质量。2019年人类拍摄到第一张黑洞的照片，2022年5月12日拍摄到银河系中心黑洞照片，这些照片也不是黑洞本身，而是黑洞周围的光影，就像一棵树的树荫，我们在照片上看到的只是树荫，而真正的黑洞是那颗树。观测到黑洞真实的存在又一次证实了广义相对论的正确。

    黑洞的存在被证实了，但过了半个多世纪，人类的天文学理论仍然不足以解开暗物质之谜。科学家们除了观察到它的引力效果外，完全没有任何相关的实验信息。并且由于引力非常弱，在地球范围内做实验几乎观察不出暗物质的引力效果，只有大到银河系的尺度，才能显著感受到它的存在。银河系内有很多天体，看上去像个大圆盘，围着银心转动。好比你手里拿着一条系着重物的绳子，当挥舞绳子让重物转起来的时候，转速越快，会感到绳子的张力越大，这个力就提供了重物持续转动的向心力。银河系转动的时候也会产生向心力，就是系里天体提供的万有引力。银河系里的可见天体有多少，是可以通过天文观测估算出来的，有了这个数值，也能估算出这些天体能给银河系的旋转提供多少万有引力。算下来发现，以目前银河系的转速，现有可见天体是无法提供那么大的万有引力的。所以科学家们引入暗物质的概念来解决这个矛盾。根据计算，宇宙中的普通物质只有5%左右，暗物质占宇宙质能总量的20%以上，再加上主导宇宙膨胀的暗能量，总共占据全宇宙能量的95%以上。所以宇宙中的物质，绝大部分是隐藏着的，是我们感知不到的，也增加了宇宙的神秘感。

    也有科学家提出，如果在对撞机里能制造出暗物质，由于除了引力它不参与其他相互作用，可以穿透一切的暗物质应当会在被制造出来之后自发地逃出对撞机，这样的话会造成里面物质的能量和动量不守恒，这种不守恒应该可以被探测到。虽然这个理论很有道理，但目前也没有实验上的显著进展。暗物质仍然还是一种假想，它的存在还没有最终被证实。或许未必真的存在，只是人类现有的理论还不够完善，不足以解释银河系转速过快的问题。

    宇宙中存在大大小小的黑洞，这些黑洞会相互连接或相互兼并，大黑洞吞并小黑洞，也会吞没它周围的行星或恒星，黑洞会因此被喂大。喂进黑洞的物质到达奇点在强大的引力作用下变成粒子，通过“霍金辐射”之后，黑洞的质量被逐渐释放直至归零，释放的宇宙粒子在合适的契机下再次聚合形成天体，周而复始。如果两个黑洞连接，那么连接它们的就是虫洞（也叫爱因斯坦罗森桥）。虫洞在量子效应中得到证实，量子的纠缠现象让科学家认为连接在它们中间的就是一个虫洞。如果量子理论和广义相对论得到弥合，人类也许就能够在宏观层面掌握虫洞的奥秘。广义上的虫洞能够连接不同的空间，可以是两个黑洞，也可以是黑洞和白洞。