宇宙中的所有物質(zhì)都攜帶能量，因?yàn)?E=mc2。但是宇宙包含不同類型的能量，目前最好的數(shù)據(jù)表明，宇宙中大約 4.5% 的能量是普通物質(zhì)，22.7% 是暗物質(zhì)，其余 72.8% 是暗能量。
暗能量和暗物質(zhì)是兩種不同的東西，具有不同的性質(zhì)和不同的影響。暗物質(zhì)是使星系旋轉(zhuǎn)得更快的物質(zhì)，而暗能量是宇宙加速膨脹的原因。暗能量是一種神秘的力量，我們不知道它是什么，也不知道它來(lái)自哪里。一些物理學(xué)家提出了各種理論來(lái)解釋暗能量，比如宇宙常數(shù)、修正引力等。
然而，最近的一項(xiàng)研究表明，我們可能不需要任何新的理論來(lái)解釋暗能量。相反，他們提出黑洞是暗能量的來(lái)源，并且是在黑洞的核心內(nèi)部創(chuàng)造出來(lái)的。眾所周知，黑洞既不是暗物質(zhì)也不是暗能量，它們是由恒星坍縮和隨后的合并或吸積形成的。
黑洞是由普通物質(zhì)構(gòu)成的，并且表現(xiàn)得像普通物質(zhì)。4.5% 的普通物質(zhì)中的絕大部分是氣體，而黑洞最多占這 4.5% 的百分之幾。這其實(shí)就已經(jīng)告訴我們，黑洞是暗能量來(lái)源的想法是很難理解的，但對(duì)黑洞的新研究卻告訴我們事實(shí)就是如此。
根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，引力不是一種力，而是質(zhì)量彎曲時(shí)空的結(jié)果。當(dāng)一個(gè)物體的質(zhì)量大到可以無(wú)限彎曲時(shí)空時(shí)，就會(huì)存在一個(gè)奇點(diǎn)：一個(gè)密度無(wú)窮大、體積為零的點(diǎn)。黑洞中心就存在這樣一個(gè)奇點(diǎn)，在這一點(diǎn)上，所有已知的物理定律都失效了。
但進(jìn)行這項(xiàng)研究的科學(xué)家認(rèn)為，黑洞中不存在奇點(diǎn)。相反，他們認(rèn)為時(shí)空可以被質(zhì)量彎曲的程度是有限的。當(dāng)達(dá)到這個(gè)極限時(shí)，時(shí)空就會(huì)變得有彈性，并像彈簧一樣彈回來(lái)。這就產(chǎn)生了一種排斥力，將物質(zhì)和能量從黑洞中心推開，這種力就是我們所說(shuō)的暗能量。
新研究事實(shí)上有兩篇論文。在第一篇論文中，他們對(duì)不同星系中的黑洞樣本進(jìn)行了擴(kuò)展數(shù)據(jù)分析。粗略地說(shuō)，星系越遠(yuǎn)它就越年輕。因此，這意味著他們的數(shù)據(jù)收集了不同年齡的星系，這使他們能夠推斷出星系中黑洞的增長(zhǎng)速度。他們發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量黑洞在 90 億年內(nèi)增長(zhǎng)了大約 7 到 20 倍，這比黑洞合并和吸積模型預(yù)期的要快。
在另一篇論文中，他們提出黑洞可能是暗能量的來(lái)源。如果是這樣的話，那么黑洞質(zhì)量會(huì)隨著宇宙膨脹而增長(zhǎng)，這樣就可以解釋觀測(cè)結(jié)果了。事實(shí)上，他們發(fā)現(xiàn)觀察到的增長(zhǎng)非常符合這個(gè)想法。此外，他們還提出了對(duì)該想法的其他測(cè)試，包括在低角動(dòng)量下對(duì)宇宙微波背景的精確測(cè)量、伽馬射線暴的強(qiáng)透鏡作用以及一些難以驗(yàn)證的預(yù)測(cè)。
如果這個(gè)模型是正確的，這就意味著我們宇宙中的每個(gè)黑洞的核心都含有暗能量。由于我們的宇宙中有數(shù)十億個(gè)黑洞，它們共同促成了我們宇宙的加速膨脹。
這個(gè)想法對(duì)我們理解宇宙學(xué)有一些暗示。首先，這意味著我們不需要添加任何新的東西來(lái)解釋暗能量，黑洞與愛(ài)因斯坦的引力相結(jié)合就足夠了。另一方面，暗能量在整個(gè)時(shí)空中不是均勻的，它取決于不同區(qū)域黑洞的數(shù)量和大小。
當(dāng)然，這個(gè)想法仍然是推測(cè)的，需要更多的證據(jù)來(lái)支持。對(duì)于為什么超大質(zhì)量黑洞增長(zhǎng)得比預(yù)期快，除了黑洞內(nèi)部的暗能量解釋外，可能還有其他解釋。但如果這個(gè)想法被證明是正確的，那么我們就可以解決兩個(gè)謎團(tuán)：黑洞中心發(fā)生了什么，暗能量是什么。
本文來(lái)自微信公眾號(hào)：萬(wàn)象經(jīng)驗(yàn) （ID：UR4351），作者：Eugene Wang
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