暗物质与暗能量 寻找隐秘的未知宇宙

科学家发现，构成日、月、星辰、生命、光以及人类所认知的一切的普通物质和能量，仅占宇宙全部质量的5%，其余不可见的部分究竟是什么？这可能是科学界面临的有史以来的大谜题。
科学家在长期的观测和研究中发现，要合理解释大量疑似违反牛顿万有引力定律的天文现象，探索宇宙正在加速膨胀的原因，优选的方法就是引入暗物质与暗能量理论。
《暗物质与暗能量:寻找隐秘的未知宇宙》（“微百科系列·第二季”）一书从“失踪的物质”讲起，通过对天文观测数据与理论间矛盾的分析，深入浅出地介绍了暗物质、暗能量、引力理论、粒子物理学等的基本知识，在描述探测暗物质与暗能量的研究进展和方法的同时，也展现了科学家们坚持不懈求索解答和革新探究的科学精神。

布赖恩·克莱格，剑桥大学物理系毕业，写作范围涵盖光学、量子纠缠等，撰写过多本科普作品，包括《万有引力》《上帝掷骰子：量子纠缠，奇怪的科学现象》《宇宙大爆炸之前》《生态学》《无穷简史》。 克莱格是英国皇家艺术学院成员，其作品《生态学》曾获得2009年英国国际视觉传播协会号角奖，《无穷简史》曾入围英国皇家艺术学院图书奖。

1眼见并非为实
2探索宇宙
3失踪的物质
4宇宙有多大
5宇宙加速膨胀
6故事还在继续
附录
拓展阅读
致谢

     1.宇宙深处的秘密 宇宙浩瀚无垠：以人类能直接体验到的任何事物的规模来衡量，宇宙之大都令人惊叹。说实话，我们真不知道宇宙到底有多大，尽管我们能看见的部分直径约为910亿光年。考虑到1光年（光在1年中传播的距离）约为9.46万亿千米（5.9万亿英里）1，这是一个相当长的距离。宇宙中有数以亿计的星系，大多数星系包含数以亿计的恒星，因此宇宙空间里充满了大量物质。然而，在20世纪，我们对宇宙本质的认知遭遇了两大挑战，这意味着我们曾以为充斥宇宙空间的所有物质似乎只占宇宙全部质量的5%左右。 曾经，我们对宇宙构成的认识很简单。古希腊哲学家亚里士多德在已有的四元素说（物质由土、水、气、火四种元素组成）的基础上，增加了第五种元素，即精质，或称以太，他认为以太构成了亘古不变的天体。随着天文学和科学的发展进步，人们发现亚里士多德的理论模型有明显的缺陷。到19世纪，恒星中存在的化学元素已经可以被探测到，它们被证实和地球上发现的接近相同。到20世纪中叶，古老的五种元素已经被元素周期表中约94种自然元素取代，每一种元素都由非常少的基本粒子组成：质子、中子和电子。 尽管20世纪后期，人们发现质子、中子有更小的组成部分，人们依然相信万物皆由几种基本粒子构成，然而一系列事件打破了这一简单化的局面。如果科学有戒律，它便是：“事物远比我们想象的复杂。”人们曾以为宇宙中的所有物质皆由几种物质粒子、光和四种基本力1构成，这种想法经不起时间的考验，怪事开始渐渐显现出来。 科学经常被误解为收集事实。虽然科学确实包含收集事实，但这不是科学的真正核心。正如美国生物科学家斯图尔特·法尔斯坦（Stuart Firestein）在他的《无知》(Ignorance）一书中指出的，我们已有的知识对科学并不重要：“科学家不会陷入事实的泥沼，因为他们不太在意事实。他们并非低估或忽视事实，只是不把事实本身当作目的。他们不止步于事实，而是从事实出发，超越事实，发现未知。” 1933年，一位瑞士天文学家——弗里茨·兹维基（FritzZwicky），颠覆了人们对宇宙构成的认知。 2.兹维基的异常星系 人们普遍认为，兹维基是有个性的人。1898年，兹维基出生于保加利亚的瓦尔纳，他的父亲是一位颇有影响力的商人和有瑞士血统的政治家，他六岁时被送往瑞士和家人一起生活。兹维基在爱因斯坦的母校——苏黎世联邦理工学院（Eidgen?ssischeTechnische Hochschule）学习数学和物理。尽管兹维基一直是瑞士公民，但他职业生涯的大部分时间都是在美国加州理工学院（California Institute of Technology）度过的，自1925年起他就在那里工作。 就像他年轻的同行——英国天体物理学家弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle）一样，兹维基以丰富的想象力闻名，在天体物理学和宇宙学中提出了许多大胆的想法。不可避免的是，其中一些概念不过是猜想。事实上，即使到了20世纪70年代，物理学界依然流行这样的言论，“猜想，更多的猜想，然后诞生了宇宙学”。但即使按照宇宙学的标准，兹维基的一些想法也是稀奇古怪的。 和霍伊尔一样，兹维基出色的想象力并未妨碍他获得惊人的关注。他和德国天文学家沃尔特·巴德（Walter Baade）一起，成为第一批认真考虑中子星概念的人。 P2-4