对宇宙构成成分的探求,将我们带到了一个新的关键点上。而我们最原始的问题——“宇宙是由什么构成的?”——本质上已经变成“什么是暗物质?”以及“什么是暗能量?”。如果组成原子、分子的常规物质仅仅是宇宙中的一小部分,那其他成分又是什么?究竟是什么样的暗能量主宰着宇宙,并且无视所有物质的引力,强行推动宇宙向外加速膨胀?而如果连最强大的望远镜都无法看到暗物质或暗能量,我们又该如何去回答这些问题?
对这些有关世界本质问题的新理解,要求我们将现有的最大和最小两个尺度下的物理结合起来,并通过对内部和外部空间的共同探索解决问题。当天文学家在宇宙深处探求过去137亿年间物质和能量在宇宙中留下的痕迹时,他们将得到来自粒子物理学的理论指导;与此同时,天文学家对宇宙的观测,又将反过来加深我们对微观世界的理解——它可以帮助物理学家揭示亚原子世界的隐藏区域,并对新粒子和新维度的提出和检验提供支持。
在最大和最小这两个极端尺度下进行的研究,将对确定宇宙构成起到至关重要的作用:如果我们提出或发现一个新粒子,它会如何影响星系形成和恒星燃烧的速率?如果我们发现星系正以一个更快的速度彼此远离,又将获得哪些关于“真空”本质的信息?如果大爆炸后数十万年的宇宙快照,能显示基本粒子流体波纹的详细图像,我们又是否能通过已知粒子的计算机模拟来重现这些波纹?还是必须要引入一些全新的事物?
因此,对宇宙的研究正处在一个激动人心且至关重要的临界点。“宇宙是由什么构成的?”——对于这个古老的问题,我们比以往任何时候都了解得更多;同时,我们也清楚地知道,这个问题本身包含了更深层次的内容,也还有更丰富的知识等待我们去发掘。而目前所有的理论,包括最全面的模型和最复杂的数学计算,在这个问题面前都可能会无功而返。我们几乎可以肯定,对这个问题的解答,必将预示科学界下一次伟大的革命。
