對(duì)宇宙構(gòu)成成分的探求,將我們帶到了一個(gè)新的關(guān)鍵點(diǎn)上。而我們最原始的問(wèn)題——“宇宙是由什么構(gòu)成的?”——本質(zhì)上已經(jīng)變成“什么是暗物質(zhì)?”以及“什么是暗能量?”。如果組成原子、分子的常規(guī)物質(zhì)僅僅是宇宙中的一小部分,那其他成分又是什么?究竟是什么樣的暗能量主宰著宇宙,并且無(wú)視所有物質(zhì)的引力,強(qiáng)行推動(dòng)宇宙向外加速膨脹?而如果連最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡都無(wú)法看到暗物質(zhì)或暗能量,我們又該如何去回答這些問(wèn)題?

對(duì)這些有關(guān)世界本質(zhì)問(wèn)題的新理解,要求我們將現(xiàn)有的最大和最小兩個(gè)尺度下的物理結(jié)合起來(lái),并通過(guò)對(duì)內(nèi)部和外部空間的共同探索解決問(wèn)題。當(dāng)天文學(xué)家在宇宙深處探求過(guò)去137億年間物質(zhì)和能量在宇宙中留下的痕跡時(shí),他們將得到來(lái)自粒子物理學(xué)的理論指導(dǎo);與此同時(shí),天文學(xué)家對(duì)宇宙的觀測(cè),又將反過(guò)來(lái)加深我們對(duì)微觀世界的理解——它可以幫助物理學(xué)家揭示亞原子世界的隱藏區(qū)域,并對(duì)新粒子和新維度的提出和檢驗(yàn)提供支持。

在最大和最小這兩個(gè)極端尺度下進(jìn)行的研究,將對(duì)確定宇宙構(gòu)成起到至關(guān)重要的作用:如果我們提出或發(fā)現(xiàn)一個(gè)新粒子,它會(huì)如何影響星系形成和恒星燃燒的速率?如果我們發(fā)現(xiàn)星系正以一個(gè)更快的速度彼此遠(yuǎn)離,又將獲得哪些關(guān)于“真空”本質(zhì)的信息?如果大爆炸后數(shù)十萬(wàn)年的宇宙快照,能顯示基本粒子流體波紋的詳細(xì)圖像,我們又是否能通過(guò)已知粒子的計(jì)算機(jī)模擬來(lái)重現(xiàn)這些波紋?還是必須要引入一些全新的事物?

因此,對(duì)宇宙的研究正處在一個(gè)激動(dòng)人心且至關(guān)重要的臨界點(diǎn)?！坝钪媸怯墒裁礃?gòu)成的?”——對(duì)于這個(gè)古老的問(wèn)題,我們比以往任何時(shí)候都了解得更多;同時(shí),我們也清楚地知道,這個(gè)問(wèn)題本身包含了更深層次的內(nèi)容,也還有更豐富的知識(shí)等待我們?nèi)グl(fā)掘。而目前所有的理論,包括最全面的模型和最復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算,在這個(gè)問(wèn)題面前都可能會(huì)無(wú)功而返。我們幾乎可以肯定,對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解答,必將預(yù)示科學(xué)界下一次偉大的革命。