解開宇宙所有謎團的影片 宇宙十大未解之謎

爲什麼人類對宇宙瞭解的越多,越覺得自己無知,拋棄哲學不談,在我們能看到,能測量,能研究的情況下,我們的理論和模型爲何顯得如此無力? 接下來的50分鐘,將引用前沿物理學知識和假說,討論那些存在爭議的宇宙謎題。 首先,咱們來看第一個謎題——冷班。 假如現在你手裏有一張記錄宇宙最古老光線的地圖,也就是著名的宇宙微波背景輻射圖,乍一看,它有點像老式電視沒有信號時出現的雪花屏,整張圖佈滿了密密麻麻的顏色變化,這些其實只是極其細微的溫度差異,這跟科學家們預期的一樣,微小隨機的波動,沒什麼太極端的東西。 但圖中有一個班點卻異常寒冷,不只是比平均溫度略低,而是明顯的不合群,它就像一面大白牆上的一塊墨汁,格外醒目。 這麼多年了,依然沒人能解釋它爲何會存在。 這個叫冷班的區域,最早由美國宇航局的WMAP衛星在21世紀初發現,隨後歐洲的普朗克衛星在2013年證實了它的存在。 所以這就不是傳感器問題,或者數據處理錯誤了,它是真實存在的,就位於波漿座方向,橫跨了差不多18億光年的巨大橢圓區域,是宇宙學中的一個異類,比周圍的一切都更冷。 而且這種冷非同尋常,它根本就不符合宇宙演化的普遍規律,理論上早期宇宙應該是近乎完美均勻的。 宇宙微波背景中微小的溫度差異是後來形成星系和星系團的種子,但即便是這些差異也都遵循着一種統計學模式,但冷班明顯不符合邏輯,於是人們開始琢磨是不是有東西阻擋或扭曲了光線,這就引出了超級空洞的假說。 也許在我們和冷班之間存在一個巨大的空曠區域,其物質密度極低,導致光線在抵達地球的途中能量衰減,這在理論上確實能讓該區域看起來比實際更冷,而那個方向上確實存在一個空洞,但它不夠大也不夠深,如果說冷班是一個大坑,那這個空洞最多算個小水窪,根本填不滿。 所以這個解釋並未真正解決問題,另一種可能性是巧合,一個百萬分之一的巧合是隨機宇宙中碰巧發生的事情,但當你處理的是橫跨數十億光年的數據時,這種說法很難讓人信服,於是更極端的想法出現了,如果它是我們宇宙之外某種存在的跡象呢? 比如,那是我們的宇宙與另一個宇宙碰撞後留下的傷疤,這不是科幻段子手說的,是一些物理學家提出的可能性,而且是一種嚴肅但仍屬推測的解釋,這個想法認爲,如果我們的宇宙氣泡在膨脹時曾與另一個宇宙氣泡發生過碰撞,就可能留下這樣的印記。 不過這個理論並非主流,它是一個巨大的跳躍,用另一個宇宙來解釋雖然很酷,但這相當於爲了解釋一個謎,又造出了一個更大的謎,所以冷班至今還是個懸案。 接下來,我們來看第二個謎題——暗流。你可能會認爲,到了現在,我們對宇宙的運動方式應該瞭如指掌,一切都在向外膨脹,星系相互遠離,而且距離越遠的天體,遠離我們的速度就越快。 這個宇宙膨脹的概念是一百多年前由愛德溫·哈勃提出的,也早就被證實了。但隨後,一種不遵循膨脹規律的運動出現了,一種大規模的飄移,彷彿整片宇宙都被某種看不見的力量往一邊拉。 這不只是幾個星系,而是成千上萬個星系團全都朝着同一個方向移動,好像被一股巨大的無形之力牽引。 這種運動在21世紀初被天文學家發現,他們在研究宇宙微波背景時,注意到這些星系團相對於背景輻射並非靜止不動,而是在集體飄移,全都朝着靠近半人馬座、長蛇座方向的同一片天區移動。 這種運動被稱爲暗流,星系總是在運動,這很正常,引力會拉扯天體,局部的星系團會相互作用,空間本身也在膨脹。 但這種流動與衆不同,它規模宏大,方向一致且持續存在,它不是由近處的結構,比如巨引源或夏普利超星系團所引起,這些因素已經被考慮並排除了,這是一個更大、更遠、更奇怪的現象。 最大的問題之一是,什麼導致了這種飄移?因爲如果空間在所有方向上都均勻膨脹,那就不應該存在一個讓所有天體統一匯聚的方向。 但數據證實了這種情況,於是科學家們又開始檢查錯誤,但年復一年,後續研究不斷髮現同樣飄移的跡象,測量結果受到質疑、修正、再次驗證,但暗流的概念從未完全消失。 目前的主流觀點傾向於認爲它尚未被證實,但最初的結果足以引起人們的警惕,因爲如果這些結果是正確的,那就意味着在可觀測宇宙之外正發生着什麼事。 雖然我們可觀測宇宙半徑是460億光年,但外面看不見,卻不代表邊界之外一無所有。 暗流的存在暗示着,在那邊界之外可能存在着能拉動我們整個星系團的東西,某種巨大到無法想象的存在,而我們不知道它是什麼,也無法觀測到它。 這引出了一些大膽的想法,一種是多元宇宙,即宇宙之外漂浮着其他宇宙,每個都是獨立氣泡,或許其中一個較近的、更大的宇宙氣泡對我們產生了引力影響,不是科幻意義上的,而是基於物理學層面上的。 另一個想法是,早期宇宙可能擁有比我們模型中任何結構都龐大得多的結構,其質量足以留下引力印記,而我們直到現在纔開始探測到這些印記,這些可能不是星系,而是能夠重塑時空本身的超級結構。 當然,還有一個更簡單的可能性,也許我們只是讀錯了數據,我們所謂的暗流可能只是由某種我們尚未完全理解的局部扭曲造成的幻覺,這個解釋無疑更簡潔,一些較新的研究也傾向於這個方向。 但問題在於,我們仍然不知道真相,暗流是那些徘徊在數據與猜測邊緣的宇宙謎團之一,一些研究人員已經不再關注它,認爲證據不夠充分,另一些人則仍在深挖,運行模擬,改進測量,試圖弄清楚這究竟是一個數據上的小故障,還是一個指向更宏大圖景的線索。 我們已經研究了成千上萬顆恆星,所以當一顆恆星開始以一種不遵循任何已知規則的方式變暗時,人們就會注意到,而當這種變暗既不規律又不可預測時,人們就開始感到困惑了。 這顆恆星距離地球約1470光年,乍一看它並無特別之處,是一顆普通的F型主序星,比我們的太陽稍熱,稍大一些,但讓它與衆不同的並非它做了什麼,而是它沒做什麼。 當天文學家查看開普勒望遠鏡的數據時,它比星脫穎而出,它不只是變暗,而是在亮度上急劇下降,有時下降5%,有時15%,有一次甚至超過了22%,這個幅度太大了。 要知道,當一顆木星大小的行星從一顆恆星前經過時,通常只會使其亮度變暗約1%,因此要遮擋一顆恆星22%的光,那個物體必須非常龐大。 但即便如此,這種變暗也應該有規律,會因爲行星以固定的週期軌道運行而循環重複,但塔比星變暗事件沒有固定的時間,沒有對稱性,只有不可預測的亮度下降,隨後又是長時間的平靜。 有人提出是一團彗星雲,或是一個塵埃盤,或是恆星周圍的某種碎片場,但這些想法都站不住腳。 例如,彗星理論需要一個極其龐大的彗星群,以誇張的數量和恰到好處的方式運行,才能造成那種模式,即便如此,也無法解釋這顆恆星年復一年的整體變暗。 接下來就是引起公衆廣泛關注的部分,外星人理論,一些科學家謹慎地提出了一個想法,或許是一個由先進文明製造的戴森求促,不過這並不被認可,它更像是一種沒辦法的辦法,但這個想法一旦提出,就深入人心。 你想啊,一顆正常的恆星表現出完全異常的行爲,異常到我們不得不考慮人爲因素,這在天文學中是極爲罕見的。當然,更腳踏實地的理論也接踵而至,一些科學家提出,可能是由不規則的星際塵埃雲造成的,這些塵埃對某些波長的光過濾的比其他波長更多,從而導致了奇怪的變暗模式。 但到目前,即使經過多年的監測和分析,我們仍然不知道到底發生了什麼。所有主流理論都無法解釋全部觀測結果,它的奇特性依然存在,每次有新數據傳來,似乎都會引發比答案更多的問題。儘管外星人假說基本上已被擱置,但我們到底在看什麼?一種我們從未見過的奇異恆星,或一團與物理學不完全相符的物質雲,還是別的什麼? 總之,塔比星提醒我們,即使在我們認爲已經理解的領域,仍然存在着我們無法解釋的事物。 第四個謎題,同樣困擾科學家很多年,它就是宇宙的沉默。我們已經將射電望遠鏡對準天空數十年了,我們一直在聆聽,尋找可能暗示地球之外存在智慧生命的模式,脈衝或任何信號。 我們也向外發送了信息,遠程廣播,二進制代碼,甚至還有一艘載着一張黃金唱片的航天器,上面刻有指示和音樂,以防萬一有誰或什麼東西發現它,然而什麼都沒有。 這種沉默很奇怪,因爲宇宙很古老,恆星的數量幾乎無法估量,其中許多恆星都有行星,其中一些行星位於宜居帶,液態水可以存在,只要有足夠的時間,生命就應該出現,而智慧生命似乎也不應該那麼稀有。 但奇怪的不僅僅是沉默,而是這種沉默的持續性,唯一一次引起關注的信號不是因爲它複雜或細節豐富,而是因爲它太奇怪了。 1977年,有天文學家傑裏·埃曼探測到的WOW信號,它持續了72秒,強度極高,來自一個不該有任何信號發射的天區。 看到打印出來的信號峯值後,天文學家在旁邊圈出並寫下了WOW,這個名字便由此而來,直到今天,沒人知道它是什麼引起的。 它再沒出現過,沒有任何單一的解釋能完全說明其特徵,它就像人群中一個聲音,在你轉身尋找之前就消失了。 然後是快速射電暴,簡稱FRB,是持續僅幾毫秒,短促銳利的射電波爆發。 首個信號是在2007年偶然被發現的,至今人類已觀測到幾十個,絕大多數快速射電暴只現身一次,只有少數會反覆出現。 它們其中一部分來自遙遠星系,瞬間釋放的能量高得驚人,遠超過太陽在相同時段產生的總能量。 我們仍然不知道是什麼導致了它們出現,一些人指向中子星或磁星,這些奇異的高能天體可以產生強烈的射電脈衝, 另一些人則認爲是合併的黑洞,或以我們未知方式扭曲空間的極端磁場。 這些都有可能,但目前沒有一個理論能解釋所有類型的快速射電暴。 曾有一個案例,一個信號以16天的週期性模式重複出現,這引發了轟動,因爲隨機的雜音並不罕見,但這種結構性的規律卻極具吸引力。 然而,它最終還是被證實源於自然,可能是一個雙星系統,或是某個錦鈴牆輻射源運行的天體。 問題是,我們沒有得到明確的答案,我們有數據,有信號峯值,閃爍和異常,但沒有任何東西明確指向智慧生命。 這就引出了其他可能,也許是我們的監聽方式不對,也許是掃描的頻率錯了,也許他們不用無線電,甚至根本不想說話。 科學家們已開始認真審視類似三體中黑暗森林法則的可能性,先進生命因謹慎或恐懼而刻意保持沉默,要麼是我們出現得太早。 若智慧生命依然稀缺,作爲首批走到這一階段的文明,我們將成爲孤獨的先驅,要麼文明有興有衰,兩顆星球能夠交談的時間窗口根本無法相遇。 或者生命就在那裏,但它與我們想象的完全不同,沒有城市,沒有技術,沒有無線電,也許智慧以我們無法探測的方式進化了。 比如在冰層下,在大氣中,在氣態巨型星上,也許生命存在,但它不在乎交流,無論如何,這種沉默仍是一個謎題。 我們知道生命存在的條件是有的,我們知道生命的基石,碳水,能量,無處不在,但當我們抬頭仰望時,卻看不到任何其他人使用它們的跡象。 也許這正是這個謎團如此奇特的原因,它不在於我們聽到了什麼,而在於我們沒聽到什麼。 不是沒有噪音,而是在一個本應充滿證據的宇宙中,證據卻缺席了。 我們聽得越多,就越意識到這種寂靜本身可能就在告訴我們一些事情。 接下來這個謎題比前面的更加離奇,邪惡軸心。 按理說,我們的宇宙應該是一碗水端平的,不管你從哪個方向看,只要看得足夠遠,它都應該是均勻的星系,就像撒胡椒麪一樣,到處都差不多。 這是現代物理學的一個基本假設,叫各向同性,但問題是宇宙好像沒遵守這個規矩。 科學家們去研究大爆炸留下的餘暉,也就是宇宙微波背景輻射,本以爲會看到一堆隨機的亂七八糟的溫度點。 大部分情況確實是這樣,可就在這片隨機裏,他們發現了一個不該存在的模式,大片大片的溫度區域竟然詭異地指向了同一個方向, 他們整整齊齊地沿着一條軸線排列貫穿整個天空,這個發現太驚人了。 科學家們半開玩笑地給它起了個名字,叫邪惡軸心,你可能會想,宇宙有個偏好方向又怎麼了? 事情可沒那麼簡單,如果這個排列是真的,而不是測量誤差或者運氣不好,那就意味着宇宙學最基本的均勻假設被打破了。 這就好比你房子的地基是歪的,那整棟樓的結構都得重新審視,從宇宙如何誕生到它是什麼形狀可能都得推倒重來。 當然,科學家首先懷疑是自己搞錯了,是不是儀器有干擾,是不是我們銀河系擋住了視線, 他們查了個底朝天,把所有可能都排除了一遍,結果呢,那個邪惡軸心依然頑固地待在那。 所以,這到底意味着什麼,沒人知道,這就引出了一些非常大膽的猜測,可能存在我們完全未知的新物理學, 可能我們的宇宙不是平的,而是扭曲的,比如像個甜甜圈,這種奇怪的形狀確實能造成類似的排列。 還有一個更讓人頭皮發麻的想法,這可能是我們和另一個宇宙擦肩而過時留下的淤傷。 當然,也有可能這只是個超級巧合,就像我們總能在雲裏看到人臉一樣,是我們的大腦硬要給隨機賦予意義, 但這個模式在好幾個不同的頂尖設備上都被觀測到了,很難用巧合一筆帶過。 邪惡軸心並沒有推翻我們已知的物理定律,但它提出了一個讓所有人都答不上來的問題,宇宙爲什麼會指向那個方向? 如果宇宙真的存在一個主軸,那我們過去認爲的一切平衡,對稱和完美,可能都只是個美麗的誤會。 在宇宙學這個極度依賴對稱性的領域,這麼一個微小的傾斜,背後可能藏着一個天大的祕密。 說完前面的幾個,我們再來看第六個謎題,缺失的衛星星系問題。 這是說起來挺尷尬的,我們用最牛的超級計算機去模擬銀河系是怎麼形成的, 結果發現銀河系身邊應該跟着幾百個小小的衛星星系,就像行星有衛星一樣,這是基於我們現在最主流的暗物質理論算出來的,按理說應該八九不離十,但尷尬的地方來了。 我們拿着望遠鏡對着天上數,數來數去怎麼也只找到了幾十個,連仙女座星系也一樣,身邊的小地數量嚴重缺邊,理論說應該有幾百個,現實裏只有幾十個,那剩下的幾百個去哪了? 這就是著名的缺失的衛星星系問題,科學家們撓破了頭,想了幾個可能性,它們其實在,只是我們看不見,可能這些小星系太暗了,或者根本就沒形成幾顆星星,主要就是一坨暗物質,所以我們探測不到。 這個說法有點道理,我們確實在陸續找到一些超暗的幽靈星系,但數量還是湊不夠,它們本來有機會,但被人攪黃了,也許在宇宙早期,有一些劇烈的能量爆發,把這些小星系胚胎裏的氣體都給吹跑了,沒了氣體就造不出星星,最後只剩下一些孤獨的暗物質團塊。 最要命的一種可能,我們的暗物質理論本身就有問題,也許暗物質的性質和我們想的不一樣,它根本就不會形成那麼多小團塊,如果是這樣,那我們很多關於宇宙結構的理解都得打個問號了,畢竟我們很多理論都是建立在這些計算機模擬上的,如果模擬在小地方都錯了,那大的地方還能信嗎? 所以你看,這不只是找幾個小星系那麼簡單,它直接關係到我們的宇宙模型到底準不準,現在這個理論和現實之間的窟窿雖然在慢慢補上,但還沒完全堵住,它就像一個安靜的警報,提醒我們宇宙的運行方式可能和我們寫在教科書裏的不太一樣,有時候我們看不到的東西反而藏着最大的祕密。 如果前面的謎題已經夠不可思議,那麼第七個謎題可能會讓你更加意外,過早出現的超大質量黑洞,我們都知道黑洞有小的也有大的,但有一種是怪物級的,叫超大質量黑洞,能比太陽重幾十億倍,奇怪的地方不在於它們有多大,而在於它們出現的太早了,我們發現有些這樣的怪物在宇宙大爆炸後才七億年就已經存在了,七億年在宇宙的尺度上那簡直就是個嬰兒時期。 那時候宇宙還是一片混沌,恆星和星系都纔剛剛開始捏出來,結果呢,這些核心級的黑洞就已經在那了,這完全不合邏輯,按我們的理解,黑洞的成長應該是很慢的,得先有個大恆星爆發,變成一個小黑洞,然後這個小黑洞再慢慢的吃東西,氣體,塵埃,其他星星,一點點長大,這個過程需要非常非常長的時間,想在短短几億年裏從一個小布點長成一個巨無霸, 這就像一個嬰兒在一年內長成了姚明,根本就不可能,完全違反了我們已知的生長規則。 那麼它們到底是怎麼來的?科學家們有幾種猜測,首先是猜測一,直接探索黑洞,也許它們根本不是由恆星變的,而是由一大片原始氣體雲直接探索而成,這樣就跳過了漫長的成長過程,一旦生就是個巨無霸,但這目前還只是個理論。 繼續來看猜測二,瘋狂進食模式,可能那時的宇宙環境物質極多,密度極高,天體合併也頻繁,所以黑洞開啓了超速襲擊模式,這個說法能解釋一部分,但還是太挑戰物理極限了,或許我們對黑洞的理解從一開始就錯了。 在那種早期極端的環境下,黑洞的進食方式或者物理規律跟我們想的並不一樣,可能存在某種我們不知道的機制,給它們的成長按下了快進鍵,這件事讓人很不安,因爲它不止挑戰了一個理論,而是把我們關於星系形成、宇宙演化的一整套想法都給動搖了。 而且這不是一兩個,我們已經找到了幾十個這樣的早期怪物,它們的光穿越了130多億年,告訴我們它們的存在,所以這個謎團的核心就是,這些黑洞是怎麼在那麼短的時間裏,在一個本不該允許它們存在的宇宙中,長得那麼大,那麼快的,這就像在一群新生兒裏發現了一個成年壯漢,你完全不知道他是怎麼長成的。 在搞清楚之前,這些早期的超大質量黑洞,就是宇宙時間線上一個巨大的問號,接下來這個發現一度讓不少科學家開始懷疑自己的理論,它就是第八個謎題,宇宙膨脹正在打破模型,宇宙在膨脹,這事咱們都知道,離我們越遠的星系跑得越快,這個速度我們叫它哈勃常數,一直以來測量這個速度都是宇宙學家的基本功,但最近出事了,我們的測量技術越來越牛, 結果發現了一個要命的問題,我們用兩種最靠譜的方法去測宇宙的膨脹速度,結果竟然得出了兩個不同的答案,而且不是差一點點,是差的還挺多,怎麼算都對不上。 這個矛盾就叫哈勃張力,具體是這麼回事,方法一,看過去,我們去分析宇宙大爆炸剛結束時留下的餘暉,宇宙微波背景,根據那會兒的情況,我們可以用最牛的宇宙模型,推算出宇宙今天應該膨脹的多快, 算出來的結果大概是每隔一段宇宙距離,推行速度就多加67公里每秒,方法二,看現在,我們直接觀察附近的超新星和一些特殊的變星,它們就像宇宙裏的標準燈泡,通過看它們的亮度和距離,也能算出現在的膨脹速度,結果呢,它變成了73公里每秒,一個是67,一個是73,這就尷尬了,宇宙在今天竟然比理論表現的跑得更快。 問題是,這兩種方法本身都沒毛病,都是經過千錘百煉的,數據也都是頂尖的,科學家們查了又查,算來算去,這個差距就是說啥也消不掉,而且測量的越精確,這個矛盾反而越明顯,這就好比你用兩種最準的尺子量一張桌子,結果一個說一米,一個說一米一,你說你信誰? 所以現在大家開始懷疑是不是我們的尺子都沒錯,而是我們對桌子的理解錯了,可能不是測量的問題,而是我們整個宇宙模型出了問題,也許驅動宇宙膨脹的暗能量不是一成不變的,它可能在變臉,宇宙早期存在過一些我們不知道的神祕粒子或力量,後來又消失了,甚至我們對引力的理解在大尺度上可能就不對。 這事兒之所以棘手,是因爲兩邊看起來都對,一邊是根據宇宙的嬰兒照推算的,另一邊是根據宇宙的成年照實測的,兩張照片對不上,那就說明從嬰兒到成年的過程中,一定發生了我們不知道的大事,這個哈勃張力現在是宇宙學裏最頭疼的問題之一,它就像我們現有物理大廈上的一道裂縫,雖然不大,但背後可能藏着能改變一切的祕密。 在搞清楚之前,這個數字上的矛盾會一直懸在那兒,提醒我們,宇宙比我們想象的要複雜得多。 繼續往下,第九個謎題,也許比你想象的更加神祕,奇怪的星系形狀與結構,說起星系,你腦子裏可能就是銀河系那種漂亮的漩渦,或者一個圓滾滾的橢圓星系,教科書上都是這麼畫的,整整齊齊,很有規律,但宇宙好像沒那麼聽話。 天文學家往深空一看,發現了一堆奇葩星系,完全不按套路出牌,有的像個環,有的像個X,還有的扭曲得像抽象畫,根本不像是引力該幹出來的事。 我們看得越多,找到的怪東西就越多,舉幾個例子,霍格天體,這哥們長得像個完美的戒指,一個圓環套着一個核心,乾淨利落。 我們一般的解釋是,環狀星系是兩個星系撞出來的,像水波紋一樣,可霍格天體太完美了,附近也找不到那個肇事者,就好像是憑空出現的一樣,集環星系這個更怪。 想象一下,一個平着轉的飛盤,上面又套了一個豎着轉的光環,這得是多麼巧合的碰撞,才能形成這種結構。 可我們還真找到了好幾個,還有各種各樣的特殊星系,核心長歪了的,懸臂扭成麻花的,尾巴拓得老長的,我們總說這些是星系打架留下的傷疤,但問題是,我們看到的都是幾十億年前的案發現場快照,具體怎麼打的架誰也說不清,這就好比你只看到一地碎渣,讓你反推出蛋糕是怎麼做的,太難了。 所以一些科學家開始琢磨,是不是我們缺的不是故事,而是物理,會不會在某些特殊情況下,引力或者暗物質的行爲和我們想的不一樣,或者有別的什麼我們不知道的力量在搗亂,因爲這些奇形怪狀的星系就擺在那,不是一兩個,而是一大堆,我們有理論,但沒有一個能把所有這些怪事都解釋通,我們模擬出來的星系和我們實際看到的總有差距。 所以問題就來了,爲什麼宇宙會造出這麼多不守規矩的東西,爲什麼有些星系那麼不對稱,卻沒東西拉它,爲什麼有些恆星流那麼整齊,這些問題我們答不上來,不是我們不努力,而是宇宙這個建築師有時候就是會隨心所欲,然後留給我們一堆看不懂的設計圖,答案可能藏在一個我們還沒寫出來的物理學版本里。 不知不覺,我們已經來到第十個謎題——巨影源。 想象一下,你以爲自己是自由的,結果發現有根看不見的繩子在拉着你走。 我們整個銀河系以及周圍成千上萬個星系鄰居現在就面臨這個情況,我們不只是隨着宇宙膨脹在向外跑,我們整個一大片區域都在被一股神祕的力量以每秒超過600公里的速度拖向天空中的同一個方向。 這不是什麼小小的引力,這是一場波及數億光年的集體大遷徙,這個在背後拉我們的神祕東西,我們叫它巨影源。 這是在幾十年前就被發現了,起初大家覺得肯定是算錯了,但後來觀測技術越來越好,發現這事是真的,我們確實在被什麼東西拖着走。 問題是,那個東西是什麼,我們看不見,它藏在我們銀河系最後塵埃最多的區域後面,就像躲在一扇毛玻璃門後面一樣,光學望遠鏡根本看不穿。 我們只能用紅外線,X射線這些特殊手段去偷窺,偷窺的結果呢,那個方向確實有很多星系團,挺熱鬧的,但我們把他們所有能看到的質量都加起來,發現還是不夠。 那股巨大的拉力光靠這些看得見的東西是解釋不通的,所以要麼那裏藏着海量的,我們看不見的質量,要麼還有更大的東西在更遠的地方。 有人就猜,真正的幕後黑手可能是更遠處的夏普利超星系團,那是我們附近宇宙裏最大的一坨星系,但算來算去,方向和力道還是有點對不上。 這就引出了一個更讓人細思極恐的問題,會不會是某個我們永遠也看不到的東西在拉我們,宇宙有個邊界,邊界之外的光還沒來得及傳到我們這兒,所以我們看不見,如果那邊有個超級巨大的結構,它完全可以通過引力影響到我們這邊。 這就好比隔着牆,你看不見鄰居,但能聽到他拖傢俱的聲音,現在我們還是沒找到確切的答案,這個劇影員不是科幻,是實實在在的運動,我們知道自己正在被拉向某個地方,但就是不知道爲什麼,所以我們整個星系群就這麼飄着,不是漫無目的,而是朝着一個巨大的,看不見的,神祕的目標前進,它就在那兒,幾十年了,我們一直沒找到它,但它也一直沒鬆手。 真正讓科學家頭疼的還有第十一個謎題,木夫做空洞,宇宙的大部分是由空間構成的,這並不奇怪,星系在照片中可能看起來很擁擠,但這只是因爲望遠鏡放大了最密集的區域,實際上,星系就像漂浮在近乎虛無海洋中的孤島,但不正常的是,有一個地方空得有點過分了,它就是木夫做空洞,這傢伙大的離譜,直徑有3.3億光年,這是什麼概念? 你坐光速飛船從它的一頭飛到另一頭,得飛3.3億年,在這段時間裏,你基本上啥也看不見,就是一片漆黑,當年天文學家發現它的時候都懵了,他們本來以爲宇宙裏的星系分佈得還算均勻,結果一掃到這塊地方,發現啥也沒有,按理說這麼大個地方,怎麼也得有幾千上萬個星系吧,結果呢,就找到了幾十個,就好像有人拿橡皮擦,在宇宙地圖上硬生生擦掉了一大塊。 當然,宇宙裏有空洞不奇怪,物質分佈本來就是網狀的,有密集的地方就有稀疏的地方,但木夫做空洞的問題在於,它太大太空了,大到我們的理論模型都解釋不了。 那麼,這裏到底發生了什麼?目前主要有幾種猜測,第一種認爲,它並非一開始就這麼大,而是由多個較小的宇宙空洞在漫長的演化過程中不斷合併,最終形成了今天這個超級空洞。 就像一堆小肥皂泡最後融成了一個大泡泡。不過,如果真是這樣,爲什麼其他地方很少出現如此巨大的空洞,仍然難以解釋。 第二種猜測認爲,這片區域從宇宙誕生之初就比周圍少了一點物質,雖然差距很小,但經過上百億年的演化,最終形成了今天這片巨大的空洞,可這又與早期宇宙整體分佈十分均勻的理論存在一定矛盾。 還有一種猜測認爲,也許是暗能量讓這片區域的膨脹速度比周圍更快,導致物質被進一步稀釋,但由於暗能量本身至今仍是個謎,這種解釋也缺乏足夠的證據,所以木夫座空洞就成了一個懸案,它就在那兒,我們看得見它的空,但就是不知道爲什麼會這麼空。 有科學家開玩笑說,如果你是個外星文明,想藏個什麼巨型的,不想被人發現的東西,木夫座空洞絕對是完美地點,因爲那兒啥也沒有,光線想從裏面傳出來都難。 說正經的,這個空洞的存在,其實是在拷問我們的宇宙模型,如果我們能搞懂它爲什麼會存在,那我們對宇宙的理解就會上一個大臺階,如果搞不懂,那也說明我們的理論肯定有大問題。 所以你看,有時候宇宙的謎團不一定是什麼東西,也可能是什麼都沒有,在這種情況下,我們看不到的可能纔是最重要的。 接下來要說的這個謎題,至今依然沒有一個公認的答案,不該存在的宇宙塵埃。 宇宙塵埃聽起來不起眼,但其實是宇宙之母,沒它就沒法形成新的恆星和行星,我們今天看到的大部分宇宙結構都得歇菜。 但現在有個怪事,我們發現的塵埃太多,而且出現的太早了,先說說塵埃是怎麼來的,它本質上是恆星燒完剩下的爐渣,比如碳、氧、硅這些重元素,大恆星臨終時刻,一個超新星爆炸,把這些爐渣噴出去,它們再慢慢聚集成塵埃。 關鍵是這套流程需要很長的時間,你得等恆星活一輩子,爆發時噴出材料,材料再慢慢冷卻組合,通常得好幾代恆星接力纔行。 可問題是,宇宙剛誕生那會兒,哪來的重元素,全是氫和氦,第一代恆星得從零開始鍊金,所以按理說,塵埃應該是很晚纔出現的東西,但我們用微薄望遠鏡往宇宙最深處一看,傻眼了,在一些宇宙誕生才幾億年的嬰兒星系裏,竟然已經堆滿了塵埃,多得跟個大煙囪似的,這時間根本對不上啊。 這就像你剛開了一局遊戲,才過了五分鐘,結果發現對手已經滿級神裝了,這不科學。那麼,這些塵埃究竟是從哪裏來的?目前主要有幾種猜測。 第一種猜測認爲,可能是初代恆星形成的極快,死亡的也極快,在短時間內通過超新星爆發製造出大量重元素,爲塵埃的形成提供原料。但按照現有模型計算,即便如此,產生的塵埃數量仍然遠遠不夠。 第二種猜測則認爲,早期宇宙中活躍的黑洞或類星體或許加速了塵埃的形成,不過,並非所有富含塵埃的星系都存在這類天體,因此這種解釋也難以適用於所有情況。 還有一種更大膽的猜測認爲,早期宇宙可能存在一種我們尚未發現的超大質量恆星,它們一次爆發就能產生海量重元素,但遺憾的是,目前還沒有任何直接證據能夠證明它們存在,而且就算你造出來了,還得能保住。 早期宇宙環境那麼惡劣,輻射又強,衝擊波又多,剛造出來的塵埃很容易就被摧毀了,所以這就成了一個死結。 我們清清楚楚的看到了那些塵埃,數據就在那兒,但我們就是想不通,在那麼短的時間裏,它們是怎麼被造出來,又是怎麼活下來的。 這事可能在告訴我們,早期宇宙比我們想象的要狂野得多,第一代恆星的生命週期可能快得驚人,或者乾脆就是我們對塵埃如何形成的理解從根上就錯了。 不管怎麼說,這些不該存在的塵埃就像是宇宙時間線上的一個bug,它就在那兒提醒我們關於宇宙最早的故事,我們可能講錯了。 如果說前面的謎題還能找到一些解釋,那麼第十三個謎題就更加撲朔迷離了。 橫跨數十億光年的類星體排列,我們總說宇宙在最大的尺度上是隨機和均勻的,沒有哪個方向更特別。 但這事可能不對,有一種天體叫類星體,你可以把它想象成一個超級亮的星系,中心有個大黑洞在瘋狂噴射能量,這個噴射是有方向的,順着黑洞的自轉軸。 奇怪的事來了,天文學家發現在天上某個巨大的區域裏,幾百個類星體的噴射方向竟然出奇的一致,這些類星體彼此之間隔着幾十億光年,遠比我們知道的任何宇宙結構都要大。 它們之間根本不可能有任何聯繫,但它們的自轉軸就是整整齊齊的指向了同一個方向,這就像你突然發現全世界所有的風向標在根本沒有風的時候,竟然全部詭異的指向了同一個方向,這簡直就是宇宙級別的鬧鬼。 科學家們起初也不敢相信,他們排除了儀器故障,測算誤差,信號干擾,能試的方法都是變了,但這個詭異的對齊現象,就像幽靈一樣怎麼也抹不掉。 到底是什麼力量,能讓這些相隔百億光年的巨獸步調一致?科學家給出了三種讓人毛骨悚然的假說。 第一,宇宙中存在我們看不見的隱形洋流,可能有一條橫跨宇宙的超大結構或者隱形纖維,在這些類星體誕生的那一刻,就像一雙無形的大手硬生生把它們的自轉方向給捋順了。 第二,這是大爆炸留下的人類胎記,也許在宇宙誕生最初的億萬分之一秒,空間的深處就被刻下了某種方向性。 歷經百億年,最終在這些類星體身上顯了形。 又或者,第三種可能,我們對宇宙形狀的認知徹底錯了,宇宙的時空布料根本不是平滑展開的,它本身就帶着某種我們從未察覺的扭曲與結構。 不管答案是哪個,這個發現都直接挑戰了宇宙是均勻的這個基本假設。 如果宇宙真的有方向,那我們對它從誕生到現在的整個理解可能都要改寫了。 接下來,讓我們看看第十四個謎題,所有的反物質都去哪了? 這是個更要命的問題,直接關係到我們爲什麼會存在。 根據我們最基礎的物理定律,宇宙大爆炸的時候應該產生出一樣多的物質和反物質。 你可以把反物質想象成物質的鏡中影像,比如電子對應正電子,質子對應反質子,物理定律對它倆一視同仁,非常公平。 但問題是,物質和反物質只要一見面就會同歸於盡,瞬間湮滅,變成純粹的能量。 所以如果當初宇宙真的是公平的,創造了等量的兩者,那它們應該早就互相抵消的一乾二淨了。 結果就是,今天的宇宙應該是一片空虛,除了輻射什麼都沒有,沒有恆星,沒有地球,更不會有你我。 可我們偏偏就在這兒,我們周圍的一切全都是由物質構成的。 那麼問題來了,另一半的反物質到底去哪兒了? 不知何故,在最開始那場大對決裏,物質以極其微弱的優勢,可能每十億對裏多出了一個物質粒子,贏了。 就是這剩下的微不足道的一點點物質,最終構成了我們今天所看到的一切。 爲什麼會這樣?爲什麼物質會贏?這是現代物理學最大的天坑之一,叫種子不對稱性問題,我們至今沒有答案。 那麼爲什麼物質最後能剩下來呢?還沒有確切原因,但有幾個主要的猜想,一個比一個腦洞大。 第一個猜想是物理定律本身就偏心,有一種現象叫CP破壞,簡單說就是物理規則在某些極端情況下對物質和反物質不是完全公平的,會有一點點偏袒物質。 我們在實驗裏確實觀察到了這種不公平,但問題是我們找到的這點偏心實在太小了,根本不足以解釋爲什麼最後能剩下這麼多物質。 開的這點小竈完全不夠用。 還有一種猜想,難道是大爆炸的時候宇宙作弊了? 有人猜在宇宙誕生最初,那個比眨眼還快無數倍的爆炸時期,某種不對稱性可能就被直接刻進了宇宙的DNA裏, 或者可能存在過某種我們完全不知道的神祕粒子或力量,他們在最開始就給物質開了後門,讓它贏在了起跑線上。 還有一個更大膽的想法,也許宇宙裏有大片的反物質世界,而我們只是碰巧生活在一個由物質構成的安全區裏。 但如果是這樣,那在物質區和反物質區的邊界應該會因爲物質和反物質的碰撞而火花四射,產生大量的伽瑪射線。 可我們啥也沒看到,整個可觀測宇宙看起來都是物質的天下,所以物理學家們現在還在拼命的找答案。 他們在世界上最大的粒子加速器裏,試圖重現宇宙誕生時的極端環境,想看看能不能找到新的不公平證據。 天文學家們也在天上到處看,想從宇宙最古老的光裏找到一點點線索,但直到今天,答案還是個謎。 這事之所以這麼重要,是因爲它不只是一個科學問題,它直接關係到存在本身。 如果當初那場對決是絕對公平的,那宇宙早就自我毀滅了,什麼都不會剩下。 所以,一定是有某個東西在最關鍵的時刻,悄悄的把天平往物質這邊推了一下,就是這一下,造就了我們今天所看到的一切。 我們不知道它是什麼,但我們得感謝它,因爲沒有它,就沒有星辰,沒有生命,只有一個空蕩蕩的宇宙。 隨着研究不斷深入,第15個謎題也逐漸浮出水面,空無一物的空間並非空無一物,我們總覺得真空就是啥也沒有,絕對的空。 但在物理學,尤其是量子物理裏,根本就沒有真正的空,你以爲空無一物的空間其實熱鬧得很,它裏面時刻都在上演着無中生有的戲碼。 無數微小的虛粒子不斷地從真空中冒出來,又瞬間消失,就像一片沸騰的能量海洋,這不是瞎想,這是有證據的。 比如著名的卡西米爾效應,你在真空裏把兩塊金屬板放得特別近,它們之間就會產生一股犀利,這股力不是引力,也不是磁力,就是真空本身產生的。 這玩意兒在實驗室裏都已經被測量出來了,所以真空不空,它充滿能量。 但最要命的謎團來了,物理學家們試着去計算真空裏到底應該有多少能量,結果一算,數字直接爆炸了。 理論算出來的能量,比我們實際觀測到的要高出10的120次方倍,你沒聽錯,是1後面跟120個0。 這不是誤差,這是整個物理學史上最大的打臉現場。 這個問題太著名了,有個專門的名字叫真空災變,簡單說就是,理論說真空應該能量爆棚,但現實告訴我們它幾乎是空的。 這到底是怎麼回事?要麼是我們的量子理論在最根本的地方出了大問題,要麼就是有某個我們完全不知道的,更詭異的東西,把這些海量的能量給完美的抵消掉了。 這個問題直接跟暗能量掛鉤,那個讓宇宙加速膨脹的神祕力量,很多人就懷疑它其實就是真空的能量。 但如果是,爲什麼它這麼小而不是理論預測的那麼大,這就引出了一些更深層次的思考。 如果真空一直在沸騰,那它能不能沸騰出一個新宇宙來?如果無從來都不是真正的無,那我們所說的空到底是什麼? 這個真空問題是現代物理學最底層的基石之一,也是最大的裂縫。 我們知道,我們所謂的空,其實是宇宙中最活躍,最重要,也最神祕的東西。 我們越研究它,就越搞不懂無到底意味着什麼。 而第16個謎題,則直接挑戰了人們對宇宙的認知,理元素問題。 大爆炸之後那幾分鐘,宇宙就像個高壓鍋,把最開始的氫和氦壓出了一些更重的元素,這個過程叫大爆炸和合成。 我們用現有的物理學理論,可以非常精確地算出這個高壓鍋應該出產多少東西,大概75%的氫,25%的氦,還有一丁點其他氫元素,比如鋰。 我們去天上實際測量,發現氫和氦的量,跟我們算出來的幾乎一模一樣。 這說明我們對早期宇宙的理解,大方向上是沒問題的。 但問題出在了理身上,理論上我們應該能找到一定量的理,雖然不多,但肯定有。 可天文學家們對着那些最古老的恆星找來找去,發現實際的理含量只有理論預測的三分之一,少了三分之二。 在這麼精確的計算裏,這可是天大的事。 人們甚至專門給它起了一個名字,叫宇宙學理問題。 這不是測量錯了,幾十年來,無數科學家用各種方法反覆驗證,結果都一樣,理就是比應該的要少。 那這些理去哪了?可能被恆星自己燒掉了。 理這個元素比較嬌氣,在恆星內部很容易被消耗掉,但模型算來算去,就算燒掉了一些,數據仍舊對不上號。 可能是我們計算和反應的公式有點問題,但這個可能性不大,因爲這些公式算別的元素都挺準的。 你要是爲了理去改它,那氫和氦的數據就對不上了,等於拆了東牆補西牆,又或者,可能有我們不知道的新物理在搗亂。 也許宇宙早期存在一些神祕粒子,它們在元素合成的時候摻和了一下,正好就把理的產量給搞亂了。 這個想法很酷,但純屬猜測,沒證據。 所以你看,理這個宇宙裏最簡單的元素之一,現在成了一個不大不小,但又極其扎眼的謎團。 它沒有把我們的物理學大廈推倒,但就像牆上的一道裂縫,你看着它就難受,總覺得背後有什麼事。 在科學裏,往往就是這種對不上的小地方,藏着最大的突破。 在找到答案之前,這個關於理的失蹤案,還得繼續查下去。 接下來這個謎題,甚至讓一些科學家開始重新思考整個宇宙模型,精細結構常數。 這個數字叫精細結構常數,它有多重要? 簡單說,它決定了電磁力的強度,小到原子能不能穩定存在,大到恆星能不能發光,基本上都由它說了算。 偉大的物理學家費曼都說,這是物理學中最該死的謎團之一, 因爲這個數字,就像是上帝在創造宇宙時,隨手擰的一個旋鈕。 如果它擰得大一點,原子核就抓不住電子,世界就散架了。 如果它擰得小一點,化學反應就全變了,生命也別想出現,它就這麼不多不少,剛剛好。 可問題是,爲什麼偏偏是一百三十七分之一? 我們不知道,它不像圓周率派那樣可以算出來,它就是個純粹通過測量得知的數字。 我們所有的理論都要用到它,但沒有任何理論能解釋它爲什麼是這個值。 更讓人頭皮發麻的是,有天文學家發現,這個常數可能根本就不是恆定的。 他們觀察幾十億年前的光,發現那時候的精細結構常數,和現在好像有那麼一丁點不一樣。 這個發現要是被證實了,那物理學的天就要變了。 一個會變的常數,可能意味着存在我們完全不知道的新物理學,新維度,或者別的什麼神祕力量。 這也引出了那個終極問題,爲什麼我們的宇宙被微調得如此完美? 引力,電荷,各種基本常數,都像是被精心設計好的一樣,只要差一點點,就不會有我們現在所知的一切。 有人說這是巧合,有人說這是人擇原理,因爲只有在這樣的宇宙裏,我們才能存在並提出這個問題,所以我們看到的必然是這樣。 還有人相信,一定有更深層的規律我們還沒發現,而一百三十七分之一這個數字就站在所有這些謎團的中心。 它不僅僅是個數字,它是個路標,時刻提醒我們對於宇宙爲什麼是這個樣子,我們其實一無所知。 我們每天都在用它,從手機到核電站,但我們就是不知道它從哪來,這事本身就足夠神祕了。 距離最後一個謎題已經不遠了,先來看第十八個,沒有暗物質的星系。 幾十年來,教科書都告訴我們,星系能形成全靠暗物質,暗物質就像個看不見的骨架,用它強大的引力把所有星星和氣體拽在一起。 不然星系早就散架了,可以說沒有暗物質就沒有星系,這基本是共識。 但後來,天文學家發現了一些逆天的星系,它們好像完全沒有暗物質,第一個被發現的叫DF2,是個幽靈一樣稀薄的星系。 科學家一算,發現它的總質量基本上就等於它所有星星加起來的質量,說好的暗物質呢,沒了。 要知道,在普通星系裏,暗物質的量應該是普通物質的幾十倍。 可這個星系就像一個沒有骨架的人,居然站起來了。 這不是孤立,後來我們又找到了好幾個。 那麼這是怎麼回事?可能是在打架的時候,暗物質被搶走了,也許這些星系以前跟別的大傢伙撞過,結果自己的暗物質外衣被對方給扒走了。 這個說法有點道理,但模擬顯示,就算被搶,也不至於搶得這麼幹淨。 可能它們天生就沒有暗物質,也許它們形成的方式很特別,直接繞過了暗物質這個骨架,用普通物質自己捏成了形,但這直接挑戰了我們對星系形成的基本理解。 最激進的想法是,也許根本就沒有暗物質。 有一派科學家一直認爲,所謂的暗物質其實是我們引力理論搞錯了。 在星系這種尺度上,引力的規律可能跟我們想的不一樣,而這些沒有暗物質的星系正好給它們提供了炮彈。 這是最逗的地方在於,就在我們發現這些五股星系的同時,我們又在別的地方發現了幾乎完全由暗物質構成的純骨架星系,裏面每幾顆星星就是一大坨暗物質。 所以你看,現在的情況是,一邊是暗物質太少的星系,另一邊是暗物質太多的星系,而在中間是那個被來回拉扯,顯得越來越不靠譜的標準理論。 這些奇怪的星系就像我們物理大廈上的一道道裂縫,雖然現在還不大,但如果越來越多,那可能整個大廈的結構都得重新檢查了。 最後,也是今天最耐人尋味的一個謎題,時間可能並非我們所想,時間是我們感覺最真實的東西,一秒一秒往前走,從不回頭。 但物理學家們越研究,越覺得這事不對勁,他們甚至開始懷疑,時間可能根本就不是真實存在的,它可能不是宇宙的基本零件,而是一種幻覺。 就像溫度一樣,單個分子沒有溫度,只有一大堆分子在一起運動時,才湧現出溫度的概念,時間可能也是這麼回事。 這種想法聽着很玄,但證據其實不少,時間不是絕對的。 愛因斯坦早就告訴我們,在引力強的地方,比如黑洞旁邊,或者速度快的地方,比如接近光速,時間會變慢,這事已經被原子中證實了,你的時間和我的時間本來就不是一個速度,一個能快能慢的東西,它能有多根本呢? 在微觀世界,時間沒有方向,量子物理的公式裏,時間往前走還是往後走,結果都一樣,可我們現實裏,杯子只會摔碎,不會自己復原。 那我們感受到的這個時間之間到底是從哪來的? 最流行的解釋是商增,就是說宇宙總是從有序變得更無序,我們感覺時間在流逝,其實只是我們在經歷這個變亂的過程,但這又引出了新問題,爲什麼宇宙一開始是那麼有序的? 沒人知道,這就讓一些更大膽的理論冒了出來,時間可能根本不存在,在一些終極物理理論的方程裏,壓根就沒有時間這個變量。 它只是宏觀世界裏因爲粒子相互作用而產生的一種錯覺,快撞宇宙理論這個更狠,它認爲過去、現在和未來其實是同時存在的,就像一本已經寫好的書,我們感覺時間在流動,只是因爲我們的意識正在一頁一頁地翻閱這本書而已,所有的一切早已註定。 當然,這些都還是猜想,但有一點是肯定的,時間遠比我們想象的要複雜和神祕,它不像別的宇宙謎團那樣能拍出壯觀的照片,但它比任何謎團都更根本,因爲我們所有的物理學,所有的因果關係,甚至生命本身都建立在時間這個概念之上,如果時間本身就是個幻覺,那我們對世界的一切理解可能都只是沙灘上的城堡。 諷刺的是,這個我們每天都在經歷的東西,可能是我們最後一個才能真正搞懂的謎,也許神祕本身就是意義所在,我們總喜歡認爲自己已經弄懂了宇宙,我們命名了粒子,繪製了星系,建立了模型來解釋幾乎一切,但當你再靠近一點看,問題又開始堆積起來,天空中一塊違背統計學的冷斑,一顆以未知原因規律性變暗的恆星形成了太早的黑洞,缺失暗物質的星系。 我們無法追蹤的信號,我們無法解釋的常數,以及背景輻射中本不該存在的模式,我們每找到一個答案,就會有別的東西不合時宜的冒出來,也許這本身就是意義所在,宇宙並不欠我們一個解釋,它不是爲了在我們的時間表上變得合乎情理而存在的,但我們甚至能提出這些問題,我們能探測到一個超級空洞,能測量一個類星體的傾斜,能好奇反物質去了哪裏。 這一事實本身就說明了一些問題,它告訴我們,我們還遠未結束,這些謎團並不意味着我們理解宇宙失敗了,它們意味着我們仍在學習,仍在揭開碎片,仍在追尋真理,即使真理在我們靠近時變換了形狀,也許我們窮盡一生追尋的不是一個確定的答案,而是面對這片未知時那份永不停止的好奇心,而這可能纔是我們探索宇宙最真實的意義。