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。 如此先进的新世界观,必然要求一种同样先进的新观察方法。爱因斯 坦的广义相对论,给我们带来了一种对宇宙的颠覆性理解,而这种理解正 在指引科学家们将空间本身做成望远镜。这种构想一旦成功,这些由万有 引力打造的宇宙望远镜,其能力将远远超过我们能在地球上建造的任何设 备。 根据爱因斯坦的理论,空间和时间能被任何形式的质量扭曲。每一个 行星、恒星和星系都会在空间中产生一个凹陷——物体的质量越大,凹陷 越大。因此,无论暗物质是什么,也无论它在哪里聚集,都会使周围的空 间变形。当光穿过这些由大质量物体所产生的凹陷时,自然而然地就会改 变方向,其结果和在空间放置一个巨大的透镜是一样的。单从引起光线弯 曲和偏转的效果来看,这种由空间结构变化所产生的引力透镜,和传统的 由玻璃或塑料制成的光学透镜没什么两样。 尽管这是一个很抽象的理论,但在现实中,这一理论可能会成就一项 非常实际的应用,并由此衍生出当代宇宙探索者手中最强大的工具。就像 我们能通过理解量子力学,创造出一项革新性的影像技术——核磁共振成 像(MRI)。通过该技术医生可以直接观察人体的内部结构,而这在一百年前 根本是无法想象的。广义相对论同样给予了天体物理学家一种观测宇宙的 新方法。爱因斯坦理论将我们的视线推广到了一个新极限,并首次为我们 揭示了宇宙中黑暗组成部分的细节。在引力透镜的帮助下,我们能够将观 察范围扩大到最遥远的星系,发现其他远离太阳系的神秘行星以及空间中 旋转的黑洞。 更重要的是,我们可以借助引力透镜去揭开暗物质和暗能量的神秘面 纱。科学家已经开始研究这些包裹着星系和恒星、并占据宇宙大部分组分 的暗物质,同时着手探究无光区域的宇宙结构。在无限延展的宇宙中,暗 物质形成了一个由引力刻画、并带有暗能量印鉴的网络,而引力透镜是唯 一可以帮助我们绘制出这张网的工具。这种新式的引力望远镜——即爱因 斯坦望远镜——将帮助我们破解暗物质和暗能量的谜题,并最终带领我们 获得对空间、时间、物质和能量的基础本质更深层次的领悟。核心问题 在尝试寻找答案之前,我们必须先理解所面对的核心问题。进入2l世 纪以来,研究宇宙的科学家们所面临的最严峻、同时也是最引人注目的问 题,正是人类在尝试理解周围世界时所提出的一个最古老的问题: “宇宙是由什么构成的?” 这个问题是数千年来科学研究的焦点所在,且毫无疑问已经取得了足 以令人震惊的进展。我们现在可以解释视线所及的一切事物:从地球上的 物体到地球本身,再到最遥远星系中的恒星。在最基本的层面上,它们都 是由原子和分子组成的,而原子和分子又可以分解为夸克和电子。在过去 的一百年间,我们深人发掘了原子和分子的特性。直到20世纪末,一些学 术权威甚至迫不及待地想要宣称,我们已经找到了这个古老问题的答案— —科学的尽头已经到来。 他们显然是错误的。P2-3
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在《爱因斯坦的望远镜》一书中,艾弗琳·盖茨从一位专家的角度,为我们揭示了宇宙间暗物质、暗能量,以及黑洞的神秘面容。通过轻松优美的文字,她告诉了我们很多问题的答案:我们怎么知道它们是存在的?怎样才能进行观测?而观测结果又将如何改变我们对宇宙的理解?一切都将在阅读中豁然开朗。
——Neil deGrasse Tyson,美国自然历史博物馆天体物理学家,有《黑洞之死)和《冥王星档案》等多部著作
透过复杂的广义相对论和量子力学,盖茨博士用简单的方式阐明了我们当前对宇宙的领悟和面对的问题……并通过介绍有关暗物质和暗能量的工作,将读者带到了新一轮科学变革的面前。
——Paul H·Kanppenberger JR.,Adlerr天文馆和天文学博物馆馆长
根据我们对世界的新理解,宇宙是由暗物质和暗能量统治的。作为一个尽职尽责且耐心细致的向导,艾弗琳,盖茨将带领你感受这些黑暗之谜,并理解有关WIMP和MACHO、宇宙加速膨胀、以及空间卷曲的天文学证据。通过她特有的生动笔触,盖茨将展示当今宇宙学最前沿的领悟,以及那些未知的领域。如果你对宇宙的构成和运行法则有一点好奇,那这本书绝对是一位最好的导游!在宇宙的黑暗中,正酝酿着一场科学的变革,而艾弗琳·盖茨将为你揭示它的内容和意义。
——Robert P·Kirshner,哈佛大学教授,著有《狂放的宇宙》一书