目前我們對(duì)于宇宙的認(rèn)識(shí)基本上是基于愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，這一認(rèn)識(shí)依賴于自然界存在的四大基本力：引力、電磁力、強(qiáng)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(gè)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(diǎn)認(rèn)為自然界中可能存在著第五種基本力，如果這一觀點(diǎn)得到證明，那這將徹底顛覆我們之前的許多觀點(diǎn)，也將重塑我們對(duì)于宇宙運(yùn)行基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

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(yàn)這第五種力是否是真實(shí)存在的，而他們所采用的這種方法涉及對(duì)星系核心區(qū)域恒星運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)。

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(qiáng)核力和弱核力相對(duì)是屬于微觀世界的。強(qiáng)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(wèn)題就在于，在我們理解引力本質(zhì)的道路上，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)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(cè)量顯示宇宙中的引力總強(qiáng)度似乎無(wú)法用宇宙中全部已知物質(zhì)的質(zhì)量之和來(lái)解釋。

直到現(xiàn)在，科學(xué)家們也只能用一種掩蓋自身無(wú)知無(wú)奈的名詞“暗物質(zhì)”來(lái)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(duì)于它們的任何性質(zhì)幾乎都還是一無(wú)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(diǎn)，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(bǔ)上這個(gè)漏洞。

一個(gè)研究組近日提出了檢驗(yàn)是否真的存在第五種基本力的終極驗(yàn)證方法，這一方法涉及對(duì)星系中心區(qū)域恒星運(yùn)行方式的追蹤測(cè)量。

該研究組表示，他們目前已經(jīng)開(kāi)始了相關(guān)測(cè)量工作，并計(jì)劃將在未來(lái)20年內(nèi)持續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)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(wú)疑的答案。美國(guó)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(ài)因斯坦的理論對(duì)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(yùn)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(qiáng)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(yùn)行軌跡，以觀察引力作用對(duì)于恒星運(yùn)行軌道的影響。

如果真的有第五種自然力對(duì)恒星運(yùn)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(duì)于銀河系核心區(qū)域恒星運(yùn)動(dòng)的研究正在開(kāi)啟引力研究的嶄新方式。

通過(guò)對(duì)20年間這一區(qū)域恒星運(yùn)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(shuō)：“如果引力是由某愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論之外的力量所驅(qū)動(dòng)，我們將在恒星運(yùn)行軌道中觀察到與相對(duì)論預(yù)言相偏離的情況。”

這是首次在一個(gè)強(qiáng)引力場(chǎng)中對(duì)設(shè)想中的第五種力進(jìn)行驗(yàn)證。在此之前，有研究組曾經(jīng)嘗試?yán)锰?yáng)系檢驗(yàn)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?yàn)樘?yáng)系的引力場(chǎng)太弱，檢測(cè)難度會(huì)非常高。葛茲教授表示：“我們非常興奮能夠開(kāi)展這樣的研究，因?yàn)槲覀兛梢詥?wèn)自己一個(gè)非?；镜膯?wèn)題：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(lái)，因?yàn)槟鞘且活w編號(hào)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(shí)機(jī)，屆時(shí)它將受到最為強(qiáng)烈的引力作用。這一時(shí)刻也將是任何違背愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的現(xiàn)象最容易露出蛛絲馬跡的時(shí)機(jī)。