什么是暗物質(zhì)？什么是暗能量？
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在此之前，請(qǐng)讓我們回顧一下人類對(duì)21世紀(jì)這兩朵新烏云的探索歷程。
自1610年伽利略開始使用望遠(yuǎn)鏡觀察星空，人們對(duì)宇宙的探索和認(rèn)識(shí)才逐漸加速。
20世紀(jì)70年代，天文學(xué)家們觀察到，像銀河系這樣的旋渦星系自轉(zhuǎn)速度極快，本來早就該失去控制，分崩離析，向四周散射出恒星和氣體?？墒牵鼈儏s沒有散架，這讓一些理論家懷疑，是否存在一個(gè)由其他某種物質(zhì)構(gòu)成的暈圈，將每個(gè)星系束縛起來，使一個(gè)個(gè)由恒星和氣體組成的扁平旋渦盤都達(dá)到某種正確的物質(zhì)比，剛好能維持其自身的穩(wěn)定，而不會(huì)因引力而遭受破壞?？茖W(xué)家們將這種神秘而無法看見的物質(zhì)命名為暗物質(zhì)。
20世紀(jì)20年代，美國(guó)天文學(xué)家哈勃最早發(fā)現(xiàn)宇宙不是靜止的，而是在膨脹。按照已經(jīng)被高精度驗(yàn)證的廣義相對(duì)論，所有物質(zhì)都會(huì)對(duì)其他物質(zhì)產(chǎn)生引力，任何這樣的膨脹都將會(huì)逐漸變慢。而按照膨脹減慢的比率，宇宙最終要么自我坍縮，要么達(dá)到某種平衡。
20世紀(jì)90年代末，世界上兩個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的科學(xué)家小組透過觀測(cè)遙遠(yuǎn)超新星發(fā)現(xiàn)，宇宙的膨脹并沒有在減速。（三位物理學(xué)家Saul Perlmutter, Brian Schmidt和Adam Riess也因此共同獲得2011年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。）
這表明，在宇宙的尺度上存在某種東西，大得足以對(duì)引力產(chǎn)生反制作用——科學(xué)家們把這種東西稱為“暗能量”。
暗物質(zhì)和暗能量，都含有一個(gè)“暗”字，宇宙學(xué)家們?nèi)绱朔Q呼它，而這可能將作為語義學(xué)最徹底的繳械投降而永垂史冊(cè)。這不是遙遠(yuǎn)或者不可見的“暗”，這也不是黑洞或者深部空間中的那種“暗”。這是現(xiàn)在還不知道并且也許永遠(yuǎn)也不會(huì)知道的那種“ 暗”。
2001年，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)發(fā)射“威爾金森微波各向異性探測(cè)器”(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,WMAP)，2010年1月公布的探測(cè)結(jié)果表明，宇宙的年齡為137.5 億年，其中包括4.6%的重子物質(zhì)(也就是普通物質(zhì))，22.7%的暗物質(zhì)和72.8%的暗能量。
2009年5月，歐洲空間局(European Space Agency)發(fā)射了具有更高敏感性和分辨率的普朗克衛(wèi)星(Planck spacecraft)，試圖對(duì)宇宙微波背景輻射進(jìn)行更加精細(xì)的測(cè)量。2013年3月21日，普朗克團(tuán)隊(duì)公布了他們的測(cè)量結(jié)果，宇宙的年齡是138.2 億年，其中包含了4.9%的普通物質(zhì)，26.8%的暗物質(zhì)和68.3%的暗能量。
這一數(shù)據(jù)是什么概念？在宇宙中，只有微乎其微的一部分是由是構(gòu)成你、我、筆記本電腦、以及所有的那些月亮與行星、恒星與星系的物質(zhì)。
那這個(gè)宇宙中的絕大部分是什么？
誰知道呢？
與暗物質(zhì)和暗能量的龐大相比，人類如此渺小與無足輕重，但是這并不影響人類探索宇宙前進(jìn)的步伐。
《4%的宇宙》所描繪的，正是人類歷史上最為偉大的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)與暗能量存在的探索之路。這些探索者未曾指望自己會(huì)發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，并未意在尋找暗物質(zhì)，也未在尋找暗能量。但是隨著證據(jù)越來越多，越來越好，科學(xué)家們達(dá)成一致的共識(shí)：人類自文明之初一直在注視夜空，我們自以為了解宇宙，但這個(gè)宇宙其實(shí)只是客觀存在物的影子。我們一直對(duì)實(shí)際的宇宙茫然不見,因?yàn)榭瓷先ニ慕M成比較簡(jiǎn)單，而這才是我們的宇宙———對(duì)它的探索才剛剛開始。
“那是科學(xué)上的一次革命，那是思想上的一次革命，那就是我要寫的一本書?！?/p>
Richard Panek雖然并不是科學(xué)家，也并非接受過系統(tǒng)科學(xué)訓(xùn)練的學(xué)者，但是兼有新聞敏感度和小說家的技巧，這讓他能夠以史詩般的筆觸敘述宇宙加速膨脹及其所預(yù)示的暗物質(zhì)與暗能量的存在的過程。
“這是一部關(guān)于暗物質(zhì)和暗能量探索的史詩性著作”，本書譯者、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科學(xué)史教授石云里評(píng)價(jià)道，“是一個(gè)有頭有尾的故事,是關(guān)于那些驚人發(fā)現(xiàn)’背后’的故事?！?/p>
摘自《4%的宇宙》，理查德·潘內(nèi)克著，石云里譯。
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