你知道宇宙最大的奧秘是什么嗎？要回答這個問題，我們就得從宇宙學(xué)的基礎(chǔ)開始。宇宙學(xué)是對整個宇宙的研究，并且延伸至探討人類在宇宙中的地位。再細(xì)分下去，我們會進(jìn)入物理宇宙學(xué)的領(lǐng)域，這是研究宇宙大尺度結(jié)構(gòu)和宇宙形成及演化等基本問題的學(xué)科，天體物理學(xué)在這門學(xué)科的發(fā)展中起到了核心作用。

那么，如果我們想創(chuàng)造出一個宇宙，需要哪些東西呢？我們所知的宇宙是由兩種基本成分和一種可選成分構(gòu)成的，其中大約25%為暗物質(zhì)，70%為暗能量。暗物質(zhì)是一種完全看不見的東西，無論其本質(zhì)到底是什么，它都不與光相互作用。直到現(xiàn)在，科學(xué)家依然不知道暗物質(zhì)是由什么構(gòu)成的，而另一方面，通過引力效應(yīng)，以及與其他物質(zhì)的相互作用，我們又明確知道暗物質(zhì)的存在。

除了暗物質(zhì)，我們還需要大量的暗能量，這種東西就更加神秘了。在物理宇宙學(xué)中，暗能量是一種充溢空間、增加宇宙膨脹速度的能量形式。每一天，宇宙都在以更快的速度變得更大，而暗能量假說是當(dāng)今對宇宙加速膨脹的觀測結(jié)果的解釋中最為流行的一種?？茖W(xué)家推測暗能量與時空本身的真空有關(guān)。換句話說，如果你有一個沒有任何物質(zhì)和輻射的空盒子，那這個盒子實(shí)際上就充滿了暗能量。在這個推測以外，我們對暗能量的了解相當(dāng)貧乏。

對于我們已知的宇宙而言，只要有足夠的暗物質(zhì)和暗能量，我們就可以占據(jù)宇宙大部分歷史中95%的內(nèi)容。

那么，那些可選的成分呢？這些就是普通物質(zhì)了，即宇宙學(xué)家所謂的“重子”——如質(zhì)子和中子——物質(zhì)。這些物質(zhì)組成了原子和分子，進(jìn)而組成了行星、恒星和星系物質(zhì)，以及我們?nèi)祟惐旧怼Ｔ谟钪嬷?，所有可見的物質(zhì)其實(shí)都不甚重要，但對人類而言，這些物質(zhì)的存在就是一切。

黑暗的網(wǎng)絡(luò)

這就是當(dāng)今的宇宙：少量的普通物質(zhì)，大量的暗物質(zhì)和暗能量。暗能量作用于時空結(jié)構(gòu)本身，呈現(xiàn)為一種均勻的負(fù)壓力，可以將宇宙的邊緣撕開，導(dǎo)致時空膨脹;但除此之外，暗能量并沒有真正參與到日常的宇宙生活中。

暗物質(zhì)聚集在一起，形成一個巨大的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，稱為“宇宙網(wǎng)”?？茖W(xué)家認(rèn)為，宇宙中存在巨大的暗物質(zhì)球體，直徑超過100萬光年。在這些球體之間由伸展的暗物質(zhì)纖維連接著。宇宙中還有著令人難以置信的“沙漠”，即所謂的宇宙空洞——里面幾乎什么都沒有。然而，除了提供宇宙結(jié)構(gòu)的骨架之外，暗物質(zhì)其實(shí)沒有做其他任何事情。畢竟，暗物質(zhì)不能與光相互作用，只是存在于宇宙中而已。

少量的普通物質(zhì)被困在暗物質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中。在星系外圍，有著被稱為暗物質(zhì)暈的神秘結(jié)構(gòu)，將星系包圍其中，就如同包圍太陽的太陽圈。這些巨大的球體結(jié)構(gòu)中通常包含多個星系，稱為星系團(tuán)。

宇宙網(wǎng)是自然界中發(fā)現(xiàn)的最大的單一結(jié)構(gòu)，充滿了整個可觀測宇宙（也許在可觀測宇宙之外還有一些，但根據(jù)定義，我們無法看得更遠(yuǎn)）。你可能會問，可觀測宇宙有多大？目前估計，可觀測宇宙的直徑約為900億光年，但科學(xué)家認(rèn)為，宇宙的真實(shí)尺寸可能要大得多。

背后的故事

那么，宇宙是如何變成今天的樣子的？如何讓所有這些暗物質(zhì)排列在一個巨大的宇宙網(wǎng)中？一百年前，當(dāng)科學(xué)家們還不知道暗物質(zhì)是怎么回事時，他們卻有了一個了不起的發(fā)現(xiàn)：宇宙正在膨脹。

平均而言，星系之間的距離每一天都在變得更遠(yuǎn);也就是說，偶爾發(fā)生星系碰撞是完全可能的。這也意味著，過去的宇宙與現(xiàn)在是截然不同的，時間越往前，宇宙就越不一樣。宇宙學(xué)家可以將時鐘倒回，追溯至宇宙中的一切都被擠壓成一個點(diǎn)的時候：137.7億年前。當(dāng)時整個可觀測的宇宙可能只有桃子那么大，而溫度超過1000萬億度。

這是多么了不起的認(rèn)識！地球上的我們怎么可能知道宇宙中發(fā)生過如此劇烈的變化？很顯然，科學(xué)家之所以這么說，是因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)了證據(jù)。

我們知道，如今的宇宙非常大，而過去的宇宙非常小，它那時的溫度肯定會比現(xiàn)在高得多（因?yàn)楸举|(zhì)上同樣的東西都被塞進(jìn)了一個小得多的體積）。在宇宙歷史的某個階段，整個宇宙會呈現(xiàn)等離子體的狀態(tài)，微小的電子可以自由活動。但到了某個臨界點(diǎn)上，宇宙一定會變得足夠大，溫度足夠低，從而能形成第一批原子，并在此過程中釋放出大量白熱輻射。這種輻射一直持續(xù)到今天，使宇宙沉浸在某種不那么強(qiáng)烈的微波輻射中。

今天我們可以用微波望遠(yuǎn)鏡看到這些微波輻射，這也是迄今為止宇宙中最大的單一光源。它們是大爆炸的遺跡，在天空中夜復(fù)一夜地存在著。沒錯，正是普通物質(zhì)釋放了這些輻射。因此，也可以說，即使普通物質(zhì)只占據(jù)了宇宙的一小部分，但仍然非常重要。