新学期，宇宙学系开始了宇宙观测分析学的课程。

　　到2136年，随着对宇宙观测数据的增加，人们对宇宙结构，宇宙组成甚至宇宙历史的理论，不但没有统一，反而出现了很多新的分歧，各种理论争论不休，形成了不同学派。传统的宇宙大爆炸理论，信奉的人越来越少；宇宙呼吸理论，平行宇宙理论，宇宙虚无弦理论等等理论逐渐被人们接受。

　　随着人们对星系，对黑洞的了解加深，人们对暗物质暗能量，反物质等的理解发生了很多变化。最重要的一点是，经过多年的探测和分析，发现星系的结构，恒星系的结构，和原子结构有高度的相似性。

　　假如把一个原子的体积放大到地球那么大，那么，按体积比例，原子核只有乒乓球大小，但是原子的质量99.9%以上集中在小小的原子核中。

　　假设把太阳系缩小到像地球一样小，那么按照体积比例，太阳的体积只有乒乓球大小，但太阳的质量占太阳系99.8%以上。

　　星系也是如此，大部分质量集中在核心部分的黑洞之中，黑洞的质量占据了星系总质量的99.5%以上，只是黑洞密度太大，质量用万有引力公式进行计算会有很大误差，黑洞是一种特殊状态的物质，质量的传统概念需要修改之后才能适用。

　　从原子到太阳系到星系，宇宙遵循相同的法则，体积极少的核心部分却占有极大多数的质量！呈现出极不均匀的分布。宇宙的结构是否也是这样？

　　对黑洞的探测技术发展，是宇宙探测历史上的重大事件，得益于巨型高速计算机的发展，还有太空望远镜分辨率的发展。人们可以快速分析星空的一段历史，观察其中的变化，如果有一个恒星的光线突然扭曲消失，然后过了一段时间突然出现，那个可以基本判定中间有黑洞出现，可以根据光线的扭曲变化，确定黑洞周围空间扭曲程度，从而确定黑洞的质量。

　　用这种方法，一百多年来，人们已经确定除了星系的核心是巨型黑洞之外，发现宇宙中的独立黑洞数量百倍于星系核数量，接近百万亿的数量，而且这些黑洞质量大的惊人，形成星系的黑洞只能算是黑洞中的特例，仅占总数的百分之一。而这些黑洞的质量大多是百万倍太阳质量，甚至百亿倍于太阳质量，黑洞是宇宙中普遍存在的物质形式，是介于虚无和物质之间的一种物质形式，它是包含各种物质元素，却完全把所有形式融合，但还没有归于虚无的形式。

　　黑洞的结构在虚无弦理论解释中，是‘虚无’演化的物质弦组成的，再进一步就可以形成包含各种玻色子和费米子，包括全部正反物质基本构成的粒子。黑洞也有不同的成分，主要分为质量为正的黑洞材料，和质量为负的奇异物质；奇异物质可以抵抗黑洞物质的无限压缩，保持黑洞形体的稳定。

　　黑洞之间，有一种互相排斥的力量，这种力的形式不同于万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力，是四种基本力之外的一种力，这种力量非常微小，无法用地球上已有的方式测量。这种力量只能在黑洞之间发生，可以传输超远的距离，而且只有排斥力没有引力，以至于有些科学家认为，这是万有引力的另一种表现，万有引力和电磁力一样，除了引力，还有排斥力。但在实际测量后发现，这是完全不同的两种力量。只有在黑洞之间才可以看到这种力量的表现，这种力量，与四种基本力量是不同层次的力量，是宇宙膨胀的原动力。

　　如同微观世界，有着强相互作用力和弱相互作用力这两种特殊的力量形式一样，宇宙中的巨大物质之间，也有着属于宏观世界的特殊的力量。

　　宇宙的扩张，是因为黑洞之间相互排斥的力量，超过了物质之间万有引力的吸引力。但黑洞会在某种情况下转化成物质，物质之间万有引力就会增加超过黑洞排斥力，宇宙就会回缩。而回缩的宇宙又会使得物质重新转化为黑洞，然后黑洞之间的排斥力超过万有引力，宇宙又进入扩张的过程。这就像是人的一呼一吸，周而复始。所以黑洞和物质的转化，才是宇宙扩张收缩的原动力。

　　以前人们推测黑洞是由大的恒星蜕变形成，然后不断吞噬周围的物质，黑洞的质量不断变大，并逐渐吸引漂流的物质，成为星系的中心，然后成为星系。而现在看来，虽然恒星可以形成黑洞，但形成星系核心的几率极低，恒星蜕变的黑洞会逐渐辐射衰退消失。只有极少数的幸运者与其他小型黑洞合并，或正好遇到星云等物质团，才有机会逐渐长大。

　　作为星系核心的黑洞大多数是宇宙中由虚无生成的，极其久远之前就形成的，这种核心黑洞的质量有的高达几千亿个太阳的质量！远远超过人们以前认为的，黑洞质量约为几百万个太阳的质量，真实的黑洞质量超出了五个数量级。

　　黑洞质量不能简单地直接引用万有引力计算，因为黑洞破坏了均匀的时空结构，万有引力场是被变形的，所以估算宇宙总质量的时候产生了很大的误差。宇宙的物质，并不都一定有质量，甚至不一定是正质量。

　　历史上的暗物质和暗能量理论最终被证明是错误的，他们并不存在，物质的形式有很多种，人类现在能看到和感测到的物质种类，只是所有物质种类很少的几种，随着科学技术的进步，新的发现逐渐增多。宇宙无涯，知识也无涯；所以发现越多，疑问越多。

　　理论上，黑洞转化为物质，应该是物质和反物质各占一半，实际上物质和反物质只是自旋方向或电荷不同的两种物质，取决于转化前瞬间的初始模板，如果是物质进入黑洞，引发了黑洞转变，则转变全部是物质；相反，如果是反物质触发黑洞的转变，那么就转化为反物质。宇宙中反物质虽然很稀少，但一些核反应后的生成物含有反物质，或者粒子撞击改变物质的性质形成反物质，当他们击中黑洞的时候，黑洞有可能做出反物质流的喷射。

　　从物理理论推测，反物质的形成，需要先形成黑洞块，然后用少量反物质引发黑洞转变，形成大量反物质。然而，人类如何制造黑洞，并保持黑洞的稳定，还没有解决。理论讲，要形成黑洞，至少需要Eev(10的18次方电子伏特)的对撞能量等级，现有的世界最大的强子对撞机是2120年在中国东北延吉市修建的，能量达到了150Tev（1.5乘以10的14次方）的等级，投资达到千亿SDR，周长200公里，在地下50米的圆形隧道中，10万施工人员施工用了20年，使用了几百万吨钢材等建筑材料，数万吨的超导材料。

　　然而要达到形成黑洞的能量水平，这个加速器要提高能量等级万倍，周长要提高千倍。在地球上肯定无法实现，只有在太空中建设这样的加速器才行。这样理想中的太空加速器，经过计算，要在太空建设三座直径三千公里的圆环，三座圆环在互相垂直的三维坐标平面中相交汇于原点，每个圆环都是一座电磁加速器，可以把粒子加速到Eev的能量等级，三道对撞的重离子流，在原点同时相撞，就可以形成黑洞或者中子体。这个理想中的加速器，预计耗资之巨，甚至连最乐观的物理学家都不敢想象。

　　不过太空加速器有一些优点，例如超真空和低温环境很容易获得，所以维持的费用比地球的加速器要低一些，有利于长期大量的运行。所有这些宇宙学和高能物理学的理论基础，都是建立在对宇宙的观察和理解之上。可见宇宙观测分析的重要性。

　　世界上的最主要的太空望远镜，都是由各国合作制造的，其中有五座位于地球轨道，三座位于小行星带之外，木星的轨道附近，另外新发射了六座外太阳系望远镜，四座出发去到柯伊伯带四个方向，两座在太阳前进轨道的前后两面运行。

　　麻省理工大学虽然财力雄厚，但也要在联邦政府和研究基金的资助下，才有能力租借使用了一座空间望远镜，名为‘普朗克星座’号。这座望远镜，年龄比较大，已经使用接近三十年了，有一座直径500米的射电抛物线反射镜，可以接受各种频率的无线电信号；一座10X10高清晰红外镜头阵列，用于探测红外信号及宇宙背景辐射高清成像，还有一座9米直径光学望远镜。宇宙观测数据，已经建立了一个专用的网站，全球共享观测信息和研究成果。

　　这是一座技术比较落后，主要用于宣传教育，公益免费使用的望远镜，使用时间在各国之间分配，接受各国研究机构申请，安排使用时间，实验结果全部公开，用这座望远镜发表的论文，也在‘普朗克星座’杂志上免费发表。

　　这座太空望远镜本身就是一颗小型太空站，每年有几十名天文学家进驻，有几百个机器人保养维修这座复杂的设备。这座望远镜位于地球之外150万公里的轨道上，与地球轨道平行的位置，一直保持在太阳和地球的直线上，在地球的阴影中运行，避开太阳光的干扰，称为‘日地第二普朗克点’。

　　因为望远镜的许多设备，需要超低温的环境，以提高灵敏度，地球的遮挡使得它一直运行在阴影低温环境中。而这也使得它幸运地躲开了大灾难的伽马射线暴的威胁。