为了研究太空中看不见的光线，美国宇航局研造发射了高能的天文看察系统。在其发还 的X射线宇宙照片中，天文学家发现了最惊人的一幕：那些人们认为已经湮灭了的星体，依 然能放射出比太阳如许的恒星体更为强烈的宇宙射线。那证明了长久以来人们的一个斗胆设 想：宇宙中确实存在着看不见的“黑洞”。
什么是黑洞呢？要阐明那个问题，我们要先从万有引力谈起。
牛顿的万有引力定律认为，地球和宇宙间的一切天体，都具有强大的彼此吸引力，它们 能牢牢地吸引住四周的一切物体。好比地球的引力吸引着地表的物量使之不克不及随意地飞离地 球；人们想要把人造卫星送上围绕地球运行的轨道，至少要使发射的火箭有每秒钟8千米的 速度。
如若否则，因为地球的引力，人造卫星就会被拉回空中，我们称那个速度为第一宇宙
速度；假设我们要把一只飞船送到火星上往，也就是说要让飞船脱节地球引力的掌握，那么 发射的火箭就要把速度提到每秒11千米，那个速度喊做第二宇宙速度，又被称为天体的外表 离开速度。
差别天体的外表离开速度也差别，那与量量关系密切。好比说，月球的量量比地 球小，外表离开速度就比地球的外表离开速度小良多；而太阳的量量比地球大许多倍，外表 离开速度就会响应大许多。
那么，人们不由又要问：有没有可能在宇宙中有如许一些天体，它们的外表离开速度能 超越每秒30万千米，比光速还要大？它本身的引力如斯之大，以致于连它所发射的光都跑不 出来？
1798年，法国天文学家拉普拉斯从牛顿力学动身，预言了宇宙中可能存在引力如斯之大 的大天体。
他认为“宇宙中最亮堂的天体，很可能我们底子就看不到它”。他斗胆地假设说， 假设有一个天体的密度或量量很大，到达了一个限度，那时它很可能是不成见的。因为光速 也低于它的外表离开速度，也就是说光无法分开它而最末抵达我们那里。他的揣测其实就是 一种早期的黑洞理论。
近代以来，爱因斯坦颁发了广义相对论，越来越多的天然科学家从牛顿力学和广义相对 论动身，得出了类似结论，纷繁预言黑洞的存在。根据牛顿的万有引力理论，科学家得出，一 个球形的天体，一旦它的量量超越太阳量量的2倍，就可能引发“引力瓦解”。也就是说，它 可能会向本身的中心引力坍缩，成为一个别积无限小、量量无限大的量点。
根据爱因斯坦的 广义相对论，德国科学家史瓦西计算出了一个可能具备无限大引力的天体半径。他进一步阐 述说，一个天体一旦半径到达了那个大小，就很可能有无限大的引力，任何物量都不克不及从它 那儿逃脱出来，只能被它吸引进往。即使光线速度极快，也“难逃噩运”。
那个有才能把一切 吸引住的处所，人们无法看到它，因而称之为黑洞。
当今科学家们愈加切当地定义了黑洞，他们认为黑洞是广义相对论可以预言的一种特殊 天体。那种天体具有一个封锁的鸿沟称为“视界”，那是它最根本的特征。视界的封锁也是相 对而言的，外界的物量和辐射能够进进视界，而视界内的一切都无法逃逸到外面往。
更简单 地说，黑洞不向外界发射和反射任何光线，人们底子没办法看到它，那就是黑洞之所以“黑” 的原因；同时任何工具一旦进进此中，就再也出不来了。黑洞f以乎永久都处于饥饿的形态，是 个填不饱的“无底洞”，有人形象地把它喊做“星坟”。
人们已不再置疑能否有黑洞，那么黑洞里面的情状又是若何呢？因为目前对黑洞还没有 间接的看测根据，科学家们只能从理论上揣度。
假设有一位无畏的科学家驾驶飞船向黑洞飞 往，他更先感应的是浩荡的吸引力。他如果从窗口看出往，就会看到一个平底锅似的圆盘在
所有的黑洞根本构造不异，中心的奇点部门被一个不成见的鸿沟围着，我们称它为“视界"，没有工具能够从里面逃出来。视界的尺 码喊史瓦西半径，它的名字得自于一个熟悉到它重要性的物理学家。
扭转的黑洞就更复杂了，它有_个能层(_个像宇宙旋涡的区 域），里面还有一个内部视界，它奇点的外形像个戒指。
四周星光陪衬下很显眼。走得更近，远方似乎有“地平线”，发出X射线，那似乎深不见底的 黑洞即是被那“地平线”包抄着。光线在黑洞四周变形，成为一个光环。
宇航员那时要返航 已是不成能的了，双脚遭到的浩荡引力使得他向黑洞中心飞往。他好像坐在刑具台上，头和 脚之间呈现浩荡的引力差，那浩荡的引力差早在距“地平线” 5000千米之外的处所就把他撕 碎了。
科学家不断在觅觅能阐明黑洞存在的证据。黑洞自己是不克不及被间接看测到的，但它有相 当大的引力场，那就会影响四周天体的运动。
于是人们找到了间接看测黑洞的办法，那就是 由四周天体的运动来揣度黑洞的存在。假设有物量落向黑洞，当它接近但还没有抵达视界时， 就会围绕着黑洞外围做高速扭转，运动轨迹呈盘状或喇W状，并且那些物量在高速扭转时会 因摩擦而产生高温，同时释放出强大的高能X射线。
人们用仪器是能够探测到X射线的，所 以那类高能辐射也成为科学家们觅觅黑洞的重要线索。根据那一点，天文学家起头在浩瀚的 宇宙中细细搜觅。末于，人们发如今天鹅座四周有奇异的强X射线源，那就是闻名的“天鹅 X-1射线源”，有一颗比太阳大20倍的亮星和它彼此围绕着扭转。
天文学家们估量，那个X 射线源即是一个黑洞，并且那个黑洞可能拥有8倍太阳的量量。人们还估量，在一个名喊M87 的椭圆星系的核心，存在着一个量量浩荡的黑洞，而它以至有90亿倍太阳的量量。
从那些成果动身，科学家们斗胆地做了更深一步的想象。他们认为，在整个宇宙中，普 遍存在着黑洞，并且构成宇宙的次要天体很有可能就是黑洞。
他们还进一步预言，在银河系 中心，很可能也存在着一个量量相当于500万个太阳量量的浩荡黑洞。恰是因为它浩荡的引 力，才将成千上万颗恒星吸引住，那些恒星和气体的运行速度极快，并且都围绕着银河系中 心扭转，成为一个非常浩荡的聚集体，银河系由此而成。
那么，是什么原因招致宇宙中黑洞的构成呢？有人认为，恒星到了晚年，耗尽全数的核 燃料，因为本身引力会发作坍缩。假设坍缩物量的量量比太阳量量大3倍，那么最末的坍缩 产品就是黑洞。此类黑洞的量量一般不会很大，不超越太阳量量的50倍。别的还有人认为， 因为在星系或球状星团的中心部门密集散布了良多恒星，以致于星与星之间极易发作大规模 的碰碰，招致超大量量天体的坍缩，量量超越太阳1亿倍的黑洞就如许构成了。
还有一种说 法认为，也许是在宇宙大爆炸时，产生了极为强大的力量，一些物量被如斯强的力量挤压得 十分密切，于是产生了“原生黑洞”。
一旦证明了黑洞的普及存在，宇宙的神异以至超乎我们的想象。我们晓得宇宙仍处于不 断的扩大中，那是宇宙大爆炸的成果，爆炸中心的宇宙核仍是一切物量的来源。
宇宙能否会 在宇宙核的物量变得很稀薄时停行扩大？能否会因为各天体的本身引力而招致收缩？相对论 的答复是必定的，黑洞的存在部门地证明了相对论的揣度。也许宇宙不会消逝在一个黑洞中， 却很可能会消逝在几百万个黑洞中。因而，彻底地掲开黑洞之谜，还关系着人类关于宇宙回 宿的诘问。
宇宙大爆炸理论认为：宇宙降生之前，没有时间，没有空间，没有物量，也没有能量。约 150亿年前，一个很小的点爆炸了，逐步膨胀，构成了空间和时间，宇宙随之降生，并颠末膨 胀、冷却演化至今，星系、地球、空气、水和生命便在那个不竭膨胀的时空里逐步构成。
比来的天文看测和膨胀宇宙论研究表白，宇宙的密度可能由约70%的暗能，5%的发光和 不发光物体，5%的热暗物量和20%的冷暗物量构成。也就是说，宇宙中竟有九成物量是看不 见的暗物量，此中可能包罗有宇宙早期遗留至今的一种看不见的弱彼此感化的重粒子一冷暗 物量恰是撑持膨胀宇宙论的关键。
宇宙中的暗能、暗物量至今尚未被发现，那就给我们留下了一系列关于宇宙中的暗物量 问题的谜团。人类配合关心的问题是：宇宙中的暗物量事实有几？它们在宇宙中占有多大 的比例？目前天文学家还无法确知。只是给出了一些估量的数字。•在宇宙的总量量中，重子 物量约占2%，也就是说，宇宙中可看测到的各类星际物量、星体、恒星、星团、星云、类星 体、星系等的总和只占宇宙总量量的2%，98%的物量还没有间接看测到。
在宇宙中非重子物
量的暗物量傍边，冷暗物量约占70%，
热暗物量约占30%。
紧接着，下一个问题又来了 ：宇宙
中存在的大量非重子物量的暗物量组
成成分事实是些什么粒子？它们的形
成及运动法例又是如何的呢？于是觅
找暗物量，根究暗物量的性量就成了
世界高能物理研究的热点之一，觅觅
的路子包罗在超大型加速器上的尝试，
还包罗在地下、空中和宇宙空间对宇
宙线粒子的丈量。
中国科学院高能物
理研究所在觅觅暗物量的研究方面在
国际上不断处于领先地位。1972年，高
能所云南高山宇宙线看测站曾看测
到：一个从宇宙射线中来的能量大于
3000亿电子伏特的粒子碰碰石墨中的粒子后，产生了 3个带电粒子。阐发表白，此中一个是负介子，一个是量子，还有一个是能量大于430亿电子伏特、寿命长于0。
046纳秒的带电粒子。许多科学家认为若此事能被证明，它将必定是超出原则模子的新粒子，而那个新粒子就可能是暗物量的粒子。
1979年，科学家发现，在仙女座布景标的目的的温度比天空其他标的目的的要高，那里存在着巨 大的未知量量。“失踪”的物量哪里往了呢？根据牛顿物理万有引力定律，星系中越往外的行 星绕该星系中心的动弹速度越慢。
太阳系中的行星运转恰是如许的。但已看测到有许多星系， 其外边沿行星比中心四周行星绕转得更快。那阐明除看得见的星系或星系团外，还有大量暗 物隐躲在此中，它们像晕一样包抄着星系和星系团。那么那些像晕一样的工具是由什么物量 构成的呢？有人认为是X射线和星系际云，但它们远没有预算的暗物量那么多；也不是年老 的恒星，如体积很小的中子星和白矮星，它们行将灭亡时会抛出大量物量，但人类并未看测 到。
英国剑桥大学的物理学家霍金认为有可能是黑洞。还有很多科学家认为是“中微子”。并 提出了暗物量的“中微子”模子。但研究那个模子还存在必然的困难，例如，按此模子只要 在超星系团四周才有晕，但现实上在星系四周也看测_晕；并且中微子能否有量量，科学实 验也未最末确证。
20世纪80年代，美国和苏联的一些科学家提出了暗物量的“轴子”模子。根据那个模 型，混沌伊始（宇宙爆炸后不久有一个混沌不分的期间），宇宙就如一坛重子和轴子混合交融 的浓汤。后来重子因为辐射能量，渐渐地转移到团块中心往了，成果通俗发光物量的核被冷 子晕包抄，构成了星系似的天体。
那个模子简洁美妙，有人用计算机对那种模子停止了模仿 演算，最末得到的宇宙演化图像与我们今天看测到的宇宙非常吻合。但那个模子事实是设想 的产品，它能否成立，还需要更多的尝试来验证。
从理论上说，冷暗物量粒子应该具有一种量量很重的中性不变粒子，它不间接参与电磁 彼此感化，但能够参与弱彼此感化和引力彼此感化。
那种粒子必定是超出原则模子的粒子，如 果能在尝试中间接看测到那种粒子，将是切磋物量微看世界构造和根本法例方面的严重打破。 目前中科院髙能所参与了由意大利罗马大学牵头的意中DAMA协做组的冷暗物量粒子研究。 为了制止各类信号骚乱，意大利国度格朗萨索尝试室建在一个高速公路穿过的山洞下，岩石 厚度有1000米。
中意科学家研造的100千克低本底碘化钠晶体阵列安拆在意大利格朗萨索国 家地下尝试室，颠末8年的尝试，科学家们已经探测到那种物量粒子偶尔碰碰碘化钠晶体中 的原子核时发出的微弱光线，并获得了那种信息的3个年调造改变周期，还据此推算出那种 粒子的量量至少是量子的50倍。
尝试的初步成果供给了宇宙中可能存在一种重粒子，即冷暗 物量粒子的初步证据。
科学家们认为，那种粒子的存在将十分有力地撑持膨胀宇宙论和超对称粒子模子，困扰
天文学家70多年的谜团就能廓清，粒子物理、天体物理、宇宙学将会有打破性开展。但尝试 中要确认冷暗物量的存在及特征，尚需进一步的看测数据和可靠证据，我们等待着关于暗物 量的一系列谜团早日揭开。
夜猫子