60多億公里外的太空是什么樣的景象？隨著當(dāng)今世界航空技術(shù)的突飛猛進(jìn)，我們有了探索更遠(yuǎn)太空的手段。星際探測器作為航太空最頂尖的手段，成為許多國家探索外太空的秘密武器，其中美國獨(dú)立研發(fā)的“新視野號”更是成為研究外太陽系的前沿力量。
在2019年年初，新視野號離開太陽系，進(jìn)入新的太空領(lǐng)域——奧爾特云，此時它距離我們?nèi)祟愐呀?jīng)有了64億公里。在第一次傳回的數(shù)據(jù)中，一幕外太空的奇妙景象引起了科學(xué)家的注意。
通常我們認(rèn)知中的外太空是漆黑的，被一片無盡的黑暗所籠罩，但在新視野號在距離地球64億公里發(fā)回的照片中，科學(xué)家們卻看見了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出自身想象的景象——黑暗的宇宙空間中不斷發(fā)出亮眼的閃光，這個空間的明亮度比科學(xué)家推算的模型明亮度大得多，甚至達(dá)到了建模的兩倍。
這一現(xiàn)象引發(fā)了科學(xué)界的地震，各種假說如雨后春筍般涌現(xiàn)，對于當(dāng)下宇宙論的質(zhì)疑聲越來越大。亮光從何而來？宇宙究竟發(fā)生了什么？宇宙中是否還存在著其他神秘的物質(zhì)？
科學(xué)家們在新視野號進(jìn)入64億公里外的太空后便馬不停蹄地進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和驗(yàn)證，隨著研究的深入，“暗物質(zhì)”這一宇宙中神秘的黑體重新進(jìn)入了大眾的視線。
新視野號是由美國航空航天局（NASA)研發(fā)的一款冥王星探測性，于2006年1月19日在佛羅里達(dá)州卡納維拉爾肯尼迪航天中心成功發(fā)射升空。
作為世界上第五個飛離太陽系的無人探測器，新視野號于2019年1月1日飛躍了迄今為止距離人類最遙遠(yuǎn)的天體——一個被命名為“天涯海角”的小行星，它與地球的距離已經(jīng)達(dá)到了64億公里。在這里，新視野號拍到了令人震驚的宇宙影像。
“雙曲余弦值”是科學(xué)家在進(jìn)行空間建模時常使用到的推導(dǎo)函數(shù)公式，根據(jù)新視野號從外太空傳回的照片科學(xué)家能清晰地看見大量神秘的發(fā)光物質(zhì)，最令人詫異的是，64億公里外的空間居然比建模明亮的多，是模型的兩倍雙曲余弦值之多！
這一科研成果令人震驚的原因在于，以現(xiàn)階段人類掌握的理論和技術(shù)來看，根本無法對這些光線的來源進(jìn)行具體的解釋，因此這一神秘的現(xiàn)象確實(shí)是超脫人類認(rèn)知的。
如此高的亮度出現(xiàn)在64億公里外的外太空，神秘的亮光一直存在，似乎都在暗示著人類：太空物質(zhì)的成分并不是這么簡單，新的太空物質(zhì)或許才是宇宙的主體，而此前科學(xué)家對于暗物質(zhì)的認(rèn)知是否會被顛覆呢？
現(xiàn)下學(xué)界認(rèn)定的宇宙論是在現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法和物理理論的理論支撐下誕生的，同時也離不開現(xiàn)代天文學(xué)觀測成果的佐證。
宇宙論的存在為研究宇宙的物質(zhì)成分、演化過程和結(jié)構(gòu)提供了理論基礎(chǔ)，現(xiàn)階段只適用于可觀測的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，因此宇宙中還有許多問題尚待解決。例如恒星的起源、星系的誕生、宇宙物質(zhì)的分布等等，其中宇宙論中最為核心的問題便是對于宇宙成分的研究，這是解開宇宙物質(zhì)的關(guān)鍵性問題。
宇宙論中對于太空物質(zhì)的研究還處在初級的階段?？茖W(xué)家認(rèn)為，要想弄清楚64億公里外的光線從何而來，就必須弄清楚這是什么物質(zhì)。宇宙中絕大部分成分是由暗物質(zhì)、暗能量和普通物質(zhì)組成，其他為反物質(zhì)和電磁輻射，其中電磁輻射質(zhì)量太小，可忽略不計（約占宇宙總質(zhì)量的0.005%到0.01%）。
整個宇宙物質(zhì)結(jié)構(gòu)中，各太空物質(zhì)的比重在不斷變化，其中包括了原子、各星系、恒星的普通物質(zhì)只占到宇宙總質(zhì)量的4.9%。另外兩類成分中，暗能量作為現(xiàn)階段宇宙論中宇宙物質(zhì)的主體，占比達(dá)到了68.5%。暗能量是宇宙不斷膨脹，質(zhì)量不斷增加的驅(qū)動者，它主導(dǎo)了宇宙的不斷運(yùn)動。
暗物質(zhì)占比為31.5%，這種尚未被確認(rèn)的神秘物質(zhì)和基本物質(zhì)、暗能量一起廣泛均勻地分布在約3億光年長的空間中，雖然在宇宙總質(zhì)量（能量）中不到三分之一，卻占據(jù)了宇宙中84.5%的總物質(zhì)量。直到今天也并沒有被明確地探測到，因此它也是現(xiàn)代天體研究和宇宙物質(zhì)研究的一塊荒漠。
而剩余的在宇宙質(zhì)量中占比不到5%的普通物質(zhì)，卻成為了科學(xué)家研究神秘光源的起點(diǎn)。
普通物質(zhì)中包括了我們能探測到的恒星和星系，我們從星系中看見的光正是恒星發(fā)出的，比如太陽系中的太陽，它們以四種物質(zhì)形態(tài)存在于宇宙中，分別是固態(tài)、氣體、液體和等離子體。
明物質(zhì)與暗物質(zhì)在宇宙論中又是怎樣的關(guān)系呢？首先可以肯定的是，新視野號傳回的太空奇景已經(jīng)讓科學(xué)家將重心放在了明物質(zhì)與暗物質(zhì)的研究上，尤其是對于暗物質(zhì)的重新審視和探索。
簡單地說，明物質(zhì)就是經(jīng)過科學(xué)觀測和理論推導(dǎo)后我們能觀察到的物質(zhì)，而暗物質(zhì)就是不能觀察推導(dǎo)和利用的物質(zhì)，它們本身是相對的概念。在當(dāng)下的宇宙論中，明暗物質(zhì)在宇宙中廣泛存在，而區(qū)分物質(zhì)是否為暗物質(zhì)則需要通過對其能量強(qiáng)度的觀測。
如果物質(zhì)作用于環(huán)境時的光子信息能量強(qiáng)度比較大，靈敏度達(dá)到了人們觀察利用的范圍，那么我們可以認(rèn)定這種物質(zhì)為明物質(zhì)。反之，如果它與環(huán)境作用的光子信息能量很小，沒有達(dá)到人類可觀測的范圍，那么就是暗物質(zhì)。
換句話說，如果環(huán)境中沒有光子原子這樣的物質(zhì)基本單位，光子原子也沒有運(yùn)動，物質(zhì)便不能與環(huán)境作用光子信息，這樣的物質(zhì)不會被我們檢測到，所以它是不會存在的，我們就可以認(rèn)定這是暗物質(zhì)。
但是，自然界的暗物質(zhì)是不存在的，在宇宙中卻有著大量的分布。我們可以對暗物質(zhì)下一個定義：暗物質(zhì)自身是相對于明物質(zhì)而存在的。它的光子信息沒有與周圍環(huán)境相互作用，因此自身光子總量和運(yùn)動量都沒變化，時間空間對他來說并無意義。
問題的關(guān)鍵在于，宇宙中的時間是永恒的，對于暗物質(zhì)來講，在宇宙中的釋放的光子信息能量會更強(qiáng)烈。因此科學(xué)家猜測：新視野號探測到的神秘光線就是大量的暗物質(zhì)。
將64億公里外的神奇景象視為暗物質(zhì)的作用，顯然對于當(dāng)下科學(xué)界對于宇宙物質(zhì)的認(rèn)知有了沖突。
首先我們要對宇宙中的暗物質(zhì)有個基本的認(rèn)知。這是一種科學(xué)家引入的概念，并非是根據(jù)現(xiàn)有的物理數(shù)學(xué)定律推導(dǎo)出的理論，嚴(yán)格意義上說是為了證明科學(xué)家在宇宙中觀測到的某些現(xiàn)象的合理性而存在的。
作為一種神秘的太空物質(zhì)，它在電磁波譜中不會顯現(xiàn)，只會通過引力的相互作用顯示出來，因此，占比達(dá)到宇宙總質(zhì)量約三分之一的這一物質(zhì)形式，至今仍未被科學(xué)家找到。
距離地球64億公里外宇宙亮度大幅度超出科學(xué)家預(yù)估，一方面說明太陽系外仍然存在著大量的氣體云分子，這些氣體云分子能反射太陽光，使得宇宙中亮度提高。另一方面便是和科學(xué)家現(xiàn)有研究理論相沖突的部分：暗物質(zhì)作為宇宙的重要組成部分，在64億公里外的太空空間（奧爾特云）里，占比居然達(dá)到了85%以上！
科學(xué)家通過對暗能量和普通物質(zhì)的觀測對比后發(fā)現(xiàn)，暗能量在這片星云中比重驟降，奧爾特云中的暗物質(zhì)不僅是宇宙亮度提升的關(guān)鍵，也成為了絕對質(zhì)量的組成部分。這樣驚人的比重直接顛覆了科學(xué)家對于宇宙物質(zhì)組成的認(rèn)知，暗物質(zhì)對于宇宙奇觀的塑造迫使科學(xué)家不得不重新劃分宇宙中三大物質(zhì)（暗能量、暗物質(zhì)、普通物質(zhì)）的成分占比。
對于暗物質(zhì)的研究起源于上世紀(jì)30年代，在進(jìn)行星系中心不同半徑處物質(zhì)旋轉(zhuǎn)速度的研究過程中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物質(zhì)圍繞中心旋轉(zhuǎn)的速度都差不多，即使它們距離中心距離不同。
星系外圍的旋轉(zhuǎn)速度對比模型來講要快很多，測量出來的星系旋轉(zhuǎn)曲線大多平直。隨后科學(xué)家們進(jìn)一步觀測證實(shí)，這種現(xiàn)象在宇宙星系中普遍存在。但觀測到的星系可見物質(zhì)質(zhì)量遠(yuǎn)不足以提供維持星系平直型旋轉(zhuǎn)曲線的引力，那么星系中就必然存在某種未知不可見的東西。
為維持星系旋轉(zhuǎn)提供額外的引力，20世紀(jì)80年代，科學(xué)家提出了“暗物質(zhì)”假說，來形象地指代那些不可見的未知東西。
弗里茲·扎維奇在提出暗物質(zhì)這一概念時說到。
在宇宙中，暗物質(zhì)可能是由奇異的亞原子粒子等組成的一團(tuán)云團(tuán)在活動中釋放的能量體，這是科學(xué)界對于暗物質(zhì)最清晰的界定。
2020年9月9日《物理評論快報》上發(fā)布了一篇論文，標(biāo)志著我國科研團(tuán)隊在暗物質(zhì)上研究取得了重大進(jìn)展。
清華大學(xué)教物理系副教授安海鵬、博士后楊大能與加州大學(xué)教授郁海波合作的項(xiàng)目取得的成果顯示：星系中暗物質(zhì)的缺失與暗物質(zhì)自身相互作用有關(guān)。清華大學(xué)科研團(tuán)隊認(rèn)為，這一理論或許能為64億公里外的神秘光線來源提供佐證。
64億公里外的太陽系為何如此明亮，如今科學(xué)家認(rèn)為這是暗物質(zhì)運(yùn)動的結(jié)果。對于暗物質(zhì)的深入研究隨著新視野號的啟航再次啟動，科學(xué)家如今已經(jīng)得出了如下結(jié)論：
宇宙中暗物質(zhì)的存在是解開宇宙物質(zhì)成分之謎的重要一環(huán)，對于當(dāng)今宇宙論影響深遠(yuǎn)，宇宙物質(zhì)的組成和比重將重新計算，暗物質(zhì)是否才是宇宙主體這一問題也將伴隨著太空研究繼續(xù)下去。
2021年3月30日，詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空，他將和新視野號一起，共同探求64億公里外的宇宙。作為哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的繼承者，它將帶領(lǐng)人類構(gòu)建新的宇宙結(jié)構(gòu)，“這是一項(xiàng)全球性的科學(xué)努力”，美國太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所所長龐托皮丹這樣說。
新視野號如今仍在太陽系外的星云中穿梭，源源不斷地將資料傳輸?shù)降厍?。先進(jìn)的太空科技手段為人類打開了探索外太空的大門，也帶來了許多謎團(tuán)。一張?zhí)掌嬗^的照片就能顛覆科學(xué)家百年來對于宇宙的認(rèn)知，暗物質(zhì)也成為當(dāng)今太空物理研究的主題。
人類對于暗物質(zhì)的研究還沒停下腳步，科學(xué)家認(rèn)為，人類科技也必將隨著暗物質(zhì)研究的深入而進(jìn)步，人類對于宇宙的認(rèn)知還處在皮毛的階段。相信在未來，暗物質(zhì)的迷霧將被撥開，我們終將解開宇宙構(gòu)成和運(yùn)行的奧秘。
