【菜科解读】

　　新浪奇闻快递 北京时间7月15日消息，据物理学家组织网站报道：根据现有的宇宙学观测结果和理论，我们所能观测到的"可见物质"仅仅占据宇宙质量的很小一部分，占据主导地位的是暗能量。

而在这种神秘物质诸多让人困惑的性质之中，有一条是它们的密度似乎是不随时间改变的。

这就意味着，即便宇宙随时间推移不断膨胀，暗能量将不会随之被稀释。

这一点和普通物质存在重大的差异。

　　也就是说，随着宇宙膨胀，暗能量似乎会从真空中"无中生有"般不断被"创造"出来，填补宇宙膨胀后留下的空挡并维持暗能量总体密度的不变。

因此很明显可以看到随着时间推移，暗能量将在宇宙中占据更加主导的位置，而现在它已经占据了全宇宙质量的73%。

　　对此的一种最简单的解释或许是认为暗能量其实是时空的一种固有属性，因此当宇宙膨胀，时空增加，暗能量便同样随之产生出来，从而维持其密度不变。

这还是可以接受的，因为我们必须认为暗能量这个名字是具有误导性的，它并非是一种真正的"能量"，否则我们赖以为科学基石的热力学三大定律就失效了。

　　有一种最简单的理论来解释宇宙呈现的均匀膨胀，那就是假设暗能量具有负压力，这其实也是膨胀的固有属性。

　　从实际观测数据上来看，宇宙呈现明显的平直性，这意味着暗能量的压力和密度比约为1，或者更准确的说，是-1，因为这里讨论的是负压力。

这种关系被称为暗能量的状态方程。

　　对于宇宙的未来命运，一种简单的解决方法就是假定暗能量的性质将保持不变，并且其压力/密度比同样保持-1的水平。

　　但是如果这个比值会出现变化呢？比如不再是-1了呢？如果出现这样的变化，情况就会有很大的不同。

　　如果暗能量的密度随时间降低，宇宙的膨胀速率将出现下降，如果其压力/密度比达到-1/3，那么宇宙的膨胀甚至会出现停滞。

反过来，假如暗能量密度增长，随之其压力/密度比达到-1下方，如-2或-3，则会出现幽灵能量模型(phantom energy scenario)所描述的情形。

不过这里要指出的是，幽灵能量的概念目前仅仅存在于理论推算中，是一种假设。

　　但不管怎样，我们就先假设随着宇宙的膨胀，一切遵循幽灵能量模型进展，暗能量密度上升，那么它就有可能使宇宙尺度在有限的时间内膨胀至无限大，物质连接物，原子和分子等基本粒子，甚至亚原子粒子都将被撕裂，出现所谓的"大撕裂"(Big Rip)。

当暗能量的压力/密度比达到-1.5，这种情形将在短短220亿年内发生。

　　物理学家弗兰普顿(Frampton)等人提出了一种与此不同的替代方案，称为"小撕裂模型"(Little Rip scenario)。

在这一模型中，他们假设这种压力/密度比将随着时间变动，物质的链接，基本粒子也同样会被撕裂，但是其中的不同点在于他们限定这种比率的变动将不会导致宇宙尺度达到无限。

　　这一模型支持循环宇宙模型，因为它可以解决熵的问题。

在传统的大爆炸-大反冲循环宇宙模型中会面临一个熵的悖论问题。

因为随着所有物质都在引力作用下相互结合，宇宙中将不再残留自由能，那么最后你在大反冲的最终阶段仅仅能得到一个巨型黑洞而已，循环缺乏动力。

　　而"小撕裂模型"给了这一理论一条出路：既然所有的物质都被撕裂了，那么它们还能再次聚合在一起，形成新的恒星和星系，循环往复

吞噬一切的宇宙深渊，黑洞引力藏着光速禁区

它拥有世间顶尖的引力束缚力，独特的视界边界划分出截然不同的时空领域，只要踏入视界范围之内，就连每秒三十万公里的光速，都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。

今天就用闲聊述说的口吻，聊聊黑洞引力的奇特特性，讲讲视界的划分意义，理清为何光速都无法从黑洞内部脱身，一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。

宇宙天体的引力强弱，一直和自身质量、密度牢牢挂钩。

普通恒星、行星的引力，只能束缚周边卫星与星际物质，物体只要达到对应速度，就能摆脱引力飞向深空。

而黑洞诞生于大质量天体的末期演化，巨型恒星燃料耗尽后，再也无法支撑自身庞大躯体，核心在自身重压下急剧向内坍缩，体积被无限压缩，密度飙升到难以想象的地步。

极致致密的结构，催生出碾压所有常规天体的超强引力，这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。

从黑洞形成的那一刻开始，它就注定成为宇宙里特殊的存在，和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。

围绕黑洞存在一层无形的边界，这便是人们常说的事件视界。

它没有实体外壳，肉眼无法直接看见，却是一道无法逾越的分界线。

视界之外的宇宙空间，依旧遵循常规物理规则，光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭，天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。

一旦物质、光线跨越这条无形界线，彻底进入视界内部，一切都会发生颠覆性改变。

黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在，再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。

衡量天体引力束缚能力，有一个关键参照标准就是逃逸速度，也就是物体摆脱天体引力束缚，飞向宇宙远方需要具备的最低速度。

地球有着自身对应的逃逸速度，火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空，太阳系里的各大行星、恒星，都有着各自固定的逃逸速度门槛。

黑洞打破了常规天体的速度极限，视界内部的逃逸速度直接超越光速。

光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度，连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼，其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。

光线坠入黑洞视界后，无法向外反射、传播，我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮，这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。

任何闯入视界之内的物质，不管是庞大的恒星残骸，还是细碎的气体尘埃，都会被强大引力不断拉扯撕扯，最终向着黑洞中心奇点不断坠落，彻底消融在这片深渊之中。

超强引力不止禁锢视界内部的一切，也会剧烈扭曲周边时空。

靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折，光线途经周边空间也会发生明显偏转。

不少遥远天体发出的光芒，在奔赴地球的途中靠近黑洞区域，都会被引力改变行进路线，这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。

科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹，一步步推算黑洞位置，测算它的质量与引力强度。

时至今日，人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查，视界内部的时空结构、物质形态，还留存着大量未解谜题。

光速无法逃逸的特性，让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域，里面的一切变化都无法向外传递信息。

黑洞凭借极致强大的引力，划定出超越光速束缚的视界禁区，成为宇宙中最神秘的深渊天体。

这份打破常规物理认知的特质，不断吸引着人类探索研究，随着天文观测技术持续进步，未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。

暗物质托举星河 初代星系就此诞生

在宇宙大爆炸发生许久之后，宇宙空间慢慢降温趋于平稳，整个宇宙之中分布最广泛的物质，便是轻盈稀薄的氢原子与氦原子，无数原子相互聚拢，汇聚成一片片规模庞大、范围辽阔的氢氦分子云。

彼时的宇宙环境空旷辽阔，没有成型恒星，没有规整星系，只有漫天漂浮的气态星云，均匀散布在广阔时空之中，整个宇宙处于一片寂静空旷的状态。

这些庞大的氢氦分子云质地松散，密度极低，原本只会在宇宙空间里缓慢飘荡，很难依靠自身引力完成聚集收缩，自然也无法孕育出天体与星系。

就在气态星云漫无目的游离之时，潜藏在宇宙深处看不见的暗物质，开始发挥出至关重要的引力作用，悄悄改变着宇宙物质的分布格局。

暗物质本身无法被人类直接观测捕捉，却占据着宇宙极大的质量占比，并且在宇宙早期就已经率先完成聚集排布，在宇宙各处形成了疏密不一的暗物质引力网，众多区域渐渐形成暗物质高度密集的核心地带，如同在宇宙之中埋下无数无形的引力基石。

原本四处飘散的巨大氢氦分子云，最先感受到来自暗物质密集区域的强大引力拉扯。

不受实体形态束缚的引力不断向外扩散，一点点牵动周边零散的气态物质，原本四散游离的气体尘埃，开始缓缓朝着暗物质聚集最浓厚的方位不断靠拢聚集。

随着时间不断推移，越来越多的氢氦气体被持续吸引而来，源源不断汇入暗物质核心区域。

原本松散辽阔的分子云不断收拢范围，体积慢慢缩小，整体密度随之不断升高，星云内部的物质排布变得愈发紧实，原本轻盈涣散的气态结构，在长期引力束缚下愈发稳固。

大量气态物质持续堆积聚拢，星云内部的引力作用也随之不断变强，内部压强与温度稳步上升。

当聚集的物质体量达到临界数值之后，星云内部率先发生聚变反应，一颗颗初代恒星就此陆续诞生，零散的恒星相互依托聚集，再搭配周边环绕的气态物质与星际尘埃，慢慢搭建起最基础的天体群落结构。

依托暗物质强大的引力框架，聚拢而来的氢氦分子云不断演化整合，内部天体有序排布，外围气体物质层层包裹，不再是零散漂浮的星云状态，正式成型为宇宙诞生以来第一批结构完整、形态稳定的原始星系。

这一批初代星系，也是整个宇宙星河体系最早的雏形。

可以说暗物质就像是搭建宇宙星系的无形骨架，提前划定好了物质聚集的核心区域。

如果缺少暗物质带来的强大引力束缚，仅依靠普通物质自身微弱的引力，广袤的氢氦分子云很难完成大规模聚拢，初代星系的形成周期会无限拉长，甚至无法顺利成型。

正是暗物质搭建起宇宙早期的引力网络，牵引海量基础气态物质完成汇聚，才有了宇宙最早的星系雏形。

而这些最早诞生的星系，在漫长岁月里不断碰撞合并、演化成长，慢慢繁衍出更多恒星、行星以及各类星际天体，一步步勾勒出如今璀璨壮阔的宇宙星河版图。