第1章 宇宙是由什么构成的?
我们曾经认为自己是如此的接近真相。宇宙的整体轮廓已经基本完成,科学家们都在忙于决定宇宙结构和演化历史。伴随着更大更好的天文望远镜的出现,天文学家希望能看到和他们印象中的宇宙相吻合的精细结果。但是,出现在望远镜中的世界却和预想中的大相径庭。通过统计宇宙中无数星系和其中无数恒星所发出的光,我们能计算出所有物质的总和,而这一数据正是决定宇宙最终命运的关键。但是,所有观测都明白无误地指出,能够出现在我们视野中的恒星和星系,只是宇宙中全部物质的一小部分——另外还有大量物质,是我们无法从望远镜中看到的。这种隐形物质由各种各样被称作暗物质的新型粒子构成。而这些暗物质,将比我们见过的,或是在最高级的实验室中创造出的任何物质都更加新奇。
更惊人的一种可能,是宇宙中的绝大部分成分甚至不是任何物质,而是一种正在使宇宙加速膨胀的奇怪的新能量。宇宙膨胀是爱因斯坦广义相对论做出的一个最疯狂的预言。从时间初始的那一刻起,空间本身就开始膨胀,而随着空间的扩张,散布在其中的星系也迅速地彼此远离。宇宙学家原本期望万有引力(它能汇聚物质)能对抗宇宙的扩张,并降低膨胀的整体速率。但我们所看到的却是完全相反的现象。这一发现彻底颠覆了我们原本对宇宙的领悟。这就像某天傍晚,当我们下班开车回家时,原本期待引力会使汽车安稳地行驶在路面上的司机,却突然发现自己漂浮在天空之上,并且还在不断地升高。宇宙的膨胀非但没有减慢,反而在不断加速,朝着一个未知的将来飞去。而这一切都是暗能量在背后不停地驱动。引力,这个曾经被认为是宇宙大尺度中的统治者,正在将对宇宙的控制权割让给这个未知的、看不见的存在。
从某种意义上说,科学又进入了新一轮的探索,而这次探索将比任何魔幻小说都更神奇。在我们的眼睛和望远镜中出现的宇宙,将是一片压倒性的黑暗,其中近乎四分之三是暗能量,四分之一是暗物质,而我们以前所熟悉的常规物质,只是零星散布在宇宙中的些许点缀,就像夜幕中无边大海上的一点闪光。在20世纪物理学良好发展的基础之上,如今我们又踏入了一个全新的领域。
