暗物质是使宇宙凝聚在一起的东西。（图片来源：Adobe stock）
一九六六年，是人们对宇宙认识发生转折的年代，人们发现宇宙是不断运动，不断发展的，而不是永恒不变。宇宙是一个活生生的事物，有开始，有发展，有未来，而不是一个机械的东西。从此，大量的科学家致力于研究宇宙的产生与发展。二十几年前，人们开始认识到，万有引力无法解释星系为什么能快速运动而不致于飞散，还认识到宇宙中能看得见，测量得到的只是宇宙物质极少的一部分。绝大部分物质科学家们还一无所知。前一段时间，科学家探测到宇宙在加速膨胀。宇宙的未来是怎样的？人类对宇宙的研究才刚刚开始。
在宇宙中，我们眼睛看不到的东西很多，目前，人们能通过哈伯太空镜和地面望远镜看到宇宙美丽的图像。在这些图像里，我们看到的是星星，个体的星星，还有星系，星系是由很多亿的星星组成的，我们看到星系的光是星系中众多星星发出的光的混合。我们现在知道，星星只是这个宇宙中物质的0.5%，所以确确实实只是一小点，就像冰川上露出的一小点。目前，我们知道，绝大部分的宇宙物质是暗的，不发光的。但我们知道它的存在，因为引力的作用。
如果我们观察宇宙，1/3是暗物质。暗物质是使宇宙凝聚在一起的东西。我们知道它的存在。因为如果没有这个暗物质，我们的银河系和其它的星系就会飞散开来，正是这个暗物质的凝聚力稳固了我们的银河系和其它星系。
除了暗物质以外，还有暗能量的存在。暗能量非常神秘，令人费解，如果观众听完了解释还不理解的话，你们已经赶上研究人员的水平了，因为我们也不懂。
暗能量占宇宙的2/3，暗能量是将星系推开的力量。这种物质的引力成了斥力，它是导致宇宙膨胀的主要原因。所以，它决定着宇宙的命运。直到我们理解暗能量是什么，我们不能解释宇宙的命运将是怎样的。
这非常有趣，我们遥望天空，我们能看到星星，它们占整个宇宙的0.5%，其余的宇宙是我们看不见的，用望远镜也看不见。
我们不能直接看到暗物质，暗能量，但是我们可以从宇宙中的可见光来推论暗物质、暗能量的存在。
暗物质是人们在观察星球和星系的运动时发现的。当我们观察星系时，我们看到星系里的星球运动得非常快，这一点是可测量的，只要有一点点光就可以测量。可是星球运动得是如此之快，这使得人们认识到必定还存在着除星球以外的物质。因为仅仅是这些星球的物质不能使星系凝聚在一起。当我们观察巨星系，巨星系是很多星系的集合体，我们得出的结论也是一样的。星系彼此围绕地运动着，这种运动是如此之快，如果不是有别的物质，巨星系无法凝成块。
暗能量更微妙一些。它的主要影响是宇宙的膨胀。哈伯太空镜17年前发现宇宙在膨胀。很自然的一个问题就是这种膨胀的速度在减慢呢还是在加快？事实上，人们根本没想到膨胀可能加速。人们实际在问由于宇宙中所有物质的相互吸引，膨胀的减慢速度是怎样的。人们要测量减慢的速度。
在1998年，两个研究组分别发现了一个惊人的结果，那就是宇宙的膨胀在加快。这是非常非常意外的，从那以后，各种测量结果都得出了同样的结论。
我们对宇宙膨胀的加速给了这样的一个解释，这个现象展示给我们有一种神秘的，叫做暗能量的东西的存在。暗能量的神秘之处在于它的重力现象不是引力而是斥力。我们真的相信暗能量的存在，它占宇宙物质的三分之二。
这是非常奇特的，一种斥力。我相信观众听到我这么说都被弄糊涂了。我得承认我们也被弄糊涂了。但是我们可以非常自信地说暗能量是存在的。我们希望能理解它。发现它的方法是用光、用星球爆炸的光来测定宇宙膨胀。如果宇宙膨胀一直加速下去，这是一种可能，一种最直观的可能性，那么一千亿年以后会是什么样呢？一千亿年听起来是很长的时间，也许对中国观众这个时间并不长，因为中国观众比美国观众更能欣赏时间。一千亿年以后绝大部份的星系都会离我们非常远，星系的运动也会非常快，以致于我们完全看不到它们了。
我们还能看到我们自己星系的星星，但对宇航员来说天空是黑的。我们自己的星系没有被拆散。你遥望天空时，看到的是我们自己星系的星星，但宇航员会非常失望。目前宇航员能在一千亿的星系中任意选择去观察。一千亿年以后如果宇宙膨胀还继续加速，宇航员就只能观测100个星系了，对研究宇宙来说就非常困难了。我想强调一点，我们并不肯定这个情况一定会发生，也有可能这种暗能量会消散、消失，以致于我们宇宙也掉回来，也有可能暗能量会消散一些，宇宙的膨胀会减缓。
总而言之，我们知道很多，但是我们能理解的很少。
我们看到的宇宙是发光的普通物质，由电子、中子、质子、光子组成的普通物质。这些东西能成为一块一块的原因就是因为看不见的暗物质的存在。是暗物质把它们拉到一起的。所以暗物质是一种影响，如果只有电子、质子、中子、光子这种普通物质，它们不会这样团在一起，是暗物质把它们凝聚在那个位置的。所以暗物质是一种推论。
《科学》杂志出了一期“dark side”的特刊，让读者了解宇宙不为人知，但起着最重要作用的一面：黑洞、暗物质、暗能量等等。该期刊收集了所有关于这一方面的综述和相关文章。在其中的一篇综述中，普林斯顿大学的物理学家保罗-斯坦哈特(Paul Steinhardt)这样写道：“没有暗物质，就没有我们人类的存在。”人类对宇宙的知之甚少，似乎在告诉我们人类的渺小，对万事万物人类须有海纳百川的胸怀。
责任编辑:姚馥镁
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