宇宙是啥样的？宇宙究竟有什么？它又是如何起源的？诸如此类的问题是科学家研究的重点和难点。

宇宙构想

一代又一代的科学家经过不断努力，终于谱写了一套适用于当今认知的宇宙学理论。

此前，在64亿公里外的太空，出现了远超人类认知的景象，引起科学家的深思，难道如今的宇宙理论要被改写了。

远超人类的景象

2006年，美国的肯尼迪航天发射中心发射了一枚专门探索冥王星航天探测器，并将其命名为新地平线号探测器。

新地平线号探测器

2015年新地平线号探测器成功抵达冥王星，并且在它的运行轨迹上采集了相关数据，至此该探测器的原定任务也就完成了。

由于探测器比原本预计的时间提前抵达了2年左右，当中还有充足的燃料和电力支撑它的探索，于是让其继续往太空深处进发。

它的下一个探测任务是柯伊伯带，这是由诸多小行星碎片组成的天体结构，像甜甜圈一般将太阳系包裹在内。

柯伊伯带

此前旅行者姐妹号已经进行了初步探索，由于任务目的不同，采集的数据有限，如今新地平线号探测器是为了补足相关数据。

当该探测器来到64亿公里以外的柯伊伯带时，反馈到地球的照片让所有科学家都非常吃惊。

原来，新地平线号探测器传回的照片太过“明亮”，已经超出了科学家对该区域光亮的推测。

新地平线号探测器传回的图像

会不会是科学家的推测有误呢？如果差异只有“一星半点”推测失误是很正常的，但是照片和预算差得也太多了，后来又对柯伊伯带的位置和太阳光辐射进行了多次计算，最终确认科学家们的计算是没有问题的。

唯一的解释就是，在柯伊伯带当中含有人们看不见的物质，在“反射”太阳的光辐射，如此一来才会有明亮的环境。

柯伊伯带位置

推测到这里，科学家都不约而同地联想到宇宙当中神秘的暗物质，它是宇宙的重要组成部分，看不见摸不着，但确确实实存在的物质。

神秘的暗物质

1922年，天文学家卡普坦在例行对星体运动进行观测的时候，意外发现了它们特殊的运动方式，并就此推断，在宇宙当中可能存在一种异于认知的物质。

此后，一批又一批的科学家按照卡普坦的思路，对宇宙暗物质的存在进行了验证，结果都未能证实宇宙当中确实存在这样的物质。

宇宙的构成 扇形图

直到1933年兹威基在观察星团运动时，同样发现了暗物质可能存在的。

因为星团在运动的时候，速度已经超过了本身质量所产生的引力效果，也就是说一定有一种物质在推动着它的运动。

到了1980年，已经出现了一大批数据表明，暗物质可能真的存在于宇宙当中，即使至今都没能直接观察到，但大部分科学家还是如此坚信。

并且，其中一部分科学家已经利用宇宙模型，推测出了暗物质的性质。

暗物质构想图

首先就是看不见摸不着，它的内部物质结构很有可能是未被人类认知的类粒子组成的，比如轴子、具有惰性的中微子。

这两种微观粒子都是不可见的，比如说中微子的大小只有普通粒子的百万分之一，并且非惰性的中微子基本上处于接近光速的移动状态。

其次，暗物质在宇宙中的占比非常大，它的物质质量占据整个宇宙质量的85％。

也就是说，我们所在的银河系以及其他星系加起来的总质量还不足人家的1％，至于太阳的质量，更是微不足道。

银河系结构图

不过，暗物质也是反牛顿万有引力定律的存在，根据该定律，物体的质量越大，它所具有的引力用作也就越强。

比如太阳的质量占据了整个太阳系的99％以上，它的有效引力作用到了百亿公里外的区域。

而地球的有效引力范围则非常有限了，而且万事万物都存在引力，就连人类也是如此，只不过我们的引力小，对物体的作用忽略不计。

但奇怪的是，为什么暗物质占据了如此大的质量，却没有将宇宙的物质吸引到一个地方呢？

暗物质

这是令人难以理解的，科学家也在研究的过程当中。

不过我们从这里可以看出，暗物质所拥有的奇异特征，远远超出了我们的认知，如果研究得足够透彻，如今的很多宇宙学理论恐怕是站不住脚。

宇宙的起源和暗物质

同时，暗物质也是非常古老的存在，科学家猜测它的年龄大概和宇宙差不多，起码有100亿年的历史。

当然，目前为止，科学家还不确定它是否和宇宙一起诞生，但是我们可以大胆去猜测。

假如暗物质是和宇宙大爆炸一起诞生的，按照现有的理论来看，它和其他物质一样在爆炸之后都被压缩在一个奇点当中。

宇宙大爆炸

但有一个矛盾的问题是，暗物质的运动速度远远低于光速，否则我们存在的宇宙无法在引力作用下形成如此巨大的结构尺度。

那么，它又是如何从一个奇点当中，抛射到整个宇宙的呢？

所以，我们不妨更大胆的猜测，也许宇宙并不是大爆炸产生的，毕竟宇宙大爆炸只是一个被诸多科学家相信的理论，并不是事实。

有的科学提出，宇宙就是一个巨大的泡泡，也就是泡泡膨胀说。

泡泡膨胀说构想

它的膨胀速度其实并没有那么迅速，当我们存在的宇宙和其他宇宙发生交接的时候，两个宇宙接融合在了一起，形成更大的宇宙。

就像是两个泡泡融合在一起，这也很好地解释了为什么宇宙当中会广泛分布着暗物质。

坚持该学说的科学家坚信，宇宙之外的平行宇宙是存在的，所有平行宇宙存在的空间是一个巨大的混沌时空。

不可否认的是，这种说法是离奇的，不过也为科学家的研究提供了一种设想。

暗物质的“兄弟”

暗物质还有个兄弟，那就是暗能量，它在出现之后，就在宇宙当中加速膨胀。

暗能量

和暗物质不一样，暗能量是处于活跃状态，它们在活跃的过程当中，很有可能以暗物质为“食物”。

所以，目前宇宙的发展趋势就是，暗物质在减少，暗能量也在不断加速膨胀。

在整个巨大的宇宙天体结构当中，存在“宇宙墙”，它是星系之间的空洞区域大，当中的物质密度小得惊人，往往几十光年才会出现一个星体。

科学家猜测，这是暗能量暴涨的结果，它们在过程当中，挤占了原本星系的“地盘”，再加上引力作用的影响， 出现了一大片空洞区域。

暗能量构想图

不论是暗物质还是暗能量，都未能被科学家直接观测到，一旦被人类捕捉，或许就能够揭开宇宙的大部分奥秘。

所以，如今不少科学家也在致力于这“两兄弟”的相关研究发现，未来可期。

参考资料

[1]暗能量可能会吞食暗物质《中国科技》

[2]大爆炸还是大反弹？宇宙起源有新说《中国天文科普》

[3]Oort, J. H. (1932). The force exerted by the stellar system in the direction perpendicular to the galactic plane and some related problems. Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands, 6, 249

[4]戴长江.暗物质是物理学亟待解决的重大难题之一《 CNKI 》