目前我們對于宇宙的認(rèn)識基本上是基于愛因斯坦的廣義相對論，這一認(rèn)識依賴于自然界存在的四大基本力：引力、電磁力、強核力和弱核力。
這些基本力的作用讓大到天體，小到分子甚至原子的物體不至于將自己撕成碎片，也是構(gòu)成整個宇宙物理學(xué)規(guī)律的基石。但在最近幾十年間，有一種觀點認(rèn)為自然界中可能存在著第五種基本力，如果這一觀點得到證明，那這將徹底顛覆我們之前的許多觀點，也將重塑我們對于宇宙運行基本規(guī)律的認(rèn)識。
現(xiàn)在，科學(xué)家們認(rèn)為他們終于有辦法能夠最終去檢驗這第五種力是否是真實存在的，而他們所采用的這種方法涉及對星系核心區(qū)域恒星運動的監(jiān)測。
自然界的四種基本力構(gòu)建了粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的基礎(chǔ)，這是目前我們用于描述微觀粒子世界的最佳工具。在這四種基本力當(dāng)中，強核力和弱核力相對是屬于微觀世界的。強核力讓原子核牢牢聚合在一起，而弱核力讓某些原子的放射性衰變得以發(fā)生。
而相比之下，引力和電磁力發(fā)揮作用的尺度比較宏觀。電磁力讓分子能夠結(jié)合在一起，而引力讓行星和恒星不至于四分五裂。但這里存在的問題就在于，在我們理解引力本質(zhì)的道路上，愛因斯坦的廣義相對論似乎顯現(xiàn)出一些令人困惑的地方。
引力是四大基本力中最后一種人類目前還在努力了解如何創(chuàng)造以及控制它的力。這種力本身不能解釋它理應(yīng)起作用的全部現(xiàn)象，比如測量顯示宇宙中的引力總強度似乎無法用宇宙中全部已知物質(zhì)的質(zhì)量之和來解釋。
直到現(xiàn)在，科學(xué)家們也只能用一種掩蓋自身無知無奈的名詞“暗物質(zhì)”來指代那些產(chǎn)生了額外引力的宇宙“隱形質(zhì)量”——科學(xué)家們認(rèn)為它們應(yīng)當(dāng)存在，盡管我們對于它們的任何性質(zhì)幾乎都還是一無所知。
而由于目前嚴(yán)重缺乏能夠有力證明暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)，有一部分科學(xué)家甚至主張應(yīng)該將引力從四大基本力中拿掉，但是更多的科學(xué)家則持有相反觀點，他們猜想，或許存在著第五種尚不為我們所知的基本力，能夠填補上這個漏洞。
一個研究組近日提出了檢驗是否真的存在第五種基本力的終極驗證方法，這一方法涉及對星系中心區(qū)域恒星運行方式的追蹤測量。
該研究組表示，他們目前已經(jīng)開始了相關(guān)測量工作，并計劃將在未來20年內(nèi)持續(xù)進(jìn)行這項工作，最終他們將能夠給出關(guān)于第五種基本力是否存在確定無疑的答案。美國加州大學(xué)洛杉磯分校星系核心研究組主管安德里亞·葛茲教授指出：“愛因斯坦的理論對引力做了非常優(yōu)美的描述，但有很多證據(jù)顯示這一理論中存在一些漏洞。僅僅是超大質(zhì)量黑洞的存在本身就表明我們目前有關(guān)于宇宙如何運行的理論是不完善的，它不能夠很好的解釋黑洞的本質(zhì)。”
超大質(zhì)量黑洞一般存在于星系的核心，這樣的區(qū)域內(nèi)引力作用極為強烈，于是在該區(qū)域如果存在第五種自然力的作用，將更加容易被注意到。
研究組目前已經(jīng)調(diào)閱了由夏威夷凱克望遠(yuǎn)鏡所拍攝的迄今質(zhì)量最高的銀河系核心區(qū)域圖像進(jìn)行分析工作。他們將追蹤距離銀河系核心的超大質(zhì)量黑洞最近的大量恒星的運行軌跡，以觀察引力作用對于恒星運行軌道的影響。
如果真的有第五種自然力對恒星運行產(chǎn)生了影響，研究組將能夠注意到。葛茲教授指出：“這真的令人興奮。我們對于銀河系核心區(qū)域恒星運動的研究正在開啟引力研究的嶄新方式。
通過對20年間這一區(qū)域恒星運行方式的追蹤研究以及凱克望遠(yuǎn)鏡提供的高精度數(shù)據(jù)，我們將能夠觀察并為引力作用給出很多限定條件。”她說：“如果引力是由某愛因斯坦廣義相對論之外的力量所驅(qū)動，我們將在恒星運行軌道中觀察到與相對論預(yù)言相偏離的情況。”
這是首次在一個強引力場中對設(shè)想中的第五種力進(jìn)行驗證。在此之前，有研究組曾經(jīng)嘗試?yán)锰栂禉z驗第五種基本力是否存在，但是最終發(fā)現(xiàn)這樣做極端困難，因為太陽系的引力場太弱，檢測難度會非常高。葛茲教授表示：“我們非常興奮能夠開展這樣的研究，因為我們可以問自己一個非?；镜膯栴}：引力的如何工作的?”
目前葛茲教授和加州大學(xué)洛杉磯分校的研究組正期待2018年夏季的到來，因為那是一顆編號為S0-2的近核區(qū)恒星最接近銀河中心超大質(zhì)量黑洞的時機，屆時它將受到最為強烈的引力作用。這一時刻也將是任何違背愛因斯坦廣義相對論的現(xiàn)象最容易露出蛛絲馬跡的時機。
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