作者：（巴拿马）豪尔赫·陈,（美） 丹尼尔·怀特森
出版社：未读·北京联合出版公司
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
一想到还有95%的问题留给人类，我就放心了(文津图书奖！爆笑科普漫画)试读：
前言
你想知道宇宙从何而来吗？你想知道宇宙是由什么组成的吗？你想知道宇宙最终会如何吗？你想知道时间和空间从何而来吗？你想了解我们在宇宙中是否孤单吗？
很遗憾！这本书不会告诉你任何答案。相反，这本书写的全都是宇宙中我们不知道的事情。你可能以为这些重大问题的答案科学家已经知道了，但事实并非如此。
我们时常会听到这样的新闻：某个重大的发现回答了有关宇宙的一个深刻问题。但是有多少人在此之前就知道这些问题呢？还有多少重大问题还没有答案？这就是我们写这本书的目的，我们想给你介绍一下这些悬而未决的问题。
在每章，我们都会告诉你一个重要的宇宙谜题，和你聊聊它的神秘之处。看完这本书，你会发现，认为人类已经了解了宇宙是多么荒唐的想法。从好的方面看，你至少能得到一点启示。你会知道为什么人类至今对这么多东西一无所知。
我们写这本书并不是为了让你心灰意冷，我们想让你知道还有这么多未知领域等待探索，我们希望你为此而兴奋。对每一个宇宙之谜，我们都会告诉你答案对人类的意义，以及未知背后令人惊奇的事实。我们会告诉你如何从不同的角度看待世界。通过了解自身的无知，我们会明白，未来充满了各种神奇的可能。
系好安全带，坐舒服了，准备探索人类的无知吧！发现之旅的第一步就是了解我们还不知道什么。在这之后，我们将开启穿越宇宙最大谜团的旅程。第1章宇宙是由什么组成的？
你将发现自己
其实非常古怪、非常特别
如果你是一个人（从现在开始我们将一直这么假设），那么你大概会对周围的世界忍不住有些好奇。这是人性，也是你选择阅读此书的一个原因。
这不是一种新的感受。有史以来，人们一直想知道某些问题的答案，这些问题关乎我们周围这个世界的根本，我们对此产生好奇是非常合理的—
宇宙是由什么组成的？
大块的石头是由小块石头组成的吗？
为什么我们不能吃石头？
如果我变成一只蝙蝠会怎样？
第一个问题—宇宙是由什么组成的？—是个很大的问题。这不是因为这个话题很大（它不会变得比宇宙还大），而是因为这与所有人相关。这就好像是在问你房子里面的每件东西（包括你自己）是由什么组成的。你不需要丰富的数学或物理知识，就能明白这个问题影响着我们每一个人。
宇宙是由什么组成的？如果你是第一个试图回答这个问题的人，那么从最简单、最自然的想法开始思考会是个好主意。比如，你或许会说，宇宙是由我们能看见的东西组成的，于是你可以通过一张列表回答这个问题。这张列表或许是这样开头的：
但这个方法有很大的问题。你的列表会非常非常长，因为它需要包括宇宙中每个行星上的每块石头，还要包括你的这份列表本身（它也是宇宙的一部分）。如果你要用这张列表列出所有物体及其内部成分，那么它会无限长。如果你不需要列出物体的内部成分，那么这张表说不定只包含一项：“宇宙”。显然，不管你怎么做，这个方法都有很大的问题。
但更重要的是，列表并不能真正找到那个问题的答案。让人满意的答案不仅会记录我们眼中物质世界的复杂性—我们四周有无限多种类的东西—还会为我们进行简化。这正是元素周期表（就是那个包含氧、铁、碳等元素的表格）的重要之处。人们看见、摸到、尝到，或者丢给伙伴的每一个东西，全都基于元素周期表中的这些基本元素。它揭示了一点：宇宙的构成原理和乐高差不多。利用一堆小塑料块，你可以搭出玩具恐龙、飞机、海盗，或者创造一种你自己假想的会飞的恐龙海盗。
像乐高一样，积木（元素）能组建宇宙里的许多东西：恒星、岩石、尘埃、冰激凌、羊驼。复杂物体是由简单的物体排列组合起来的，通过简单的例子，我们会更深刻地理解这个组织原理。
可是，宇宙为什么遵循这种乐高式的组织原理呢？我们无从确定宇宙真的可以简化成积木。据原始人时代的科学家所知，这个世界或许在以许多不同的方式运转。原始人奥克（Ook）和古可（Groog）根据经验总结理论，而他们的经验其实可以有很多种解释，每种解释对应不同的宇宙观。
也许，东西的种类是无穷的。在这样一个宇宙里，石头可能是由石头元素粒子构成；空气可能是由空气元素粒子构成；大象可能是由大象元素粒子（让我们称它们为小小象）构成。这样一想，元素周期表会包含无数个元素。
也许事情更加奇怪，我们可能生活在另一个宇宙，那里的东西根本不是由微小粒子构成的。石头就是石头，我们可以无休止地把一块石头切成更小块的石头，只要你能找到足够锋利的刀。
这两种想法都可以解释奥克和古可教授在他们著名的岩石爆炸试验中收集到的数据。我们之所以提到了这些可能性，可不是因为我们认为宇宙就是这样的。我们只是在提醒你，我们所感知的这部分宇宙有可能是这样的，而宇宙中我们还未曾探索过的其他物质也有可能是这样的。
因此，在这本书里发现宇宙的未解之谜时，你应该感到鼓舞和激动，而不是变得沮丧和消沉。这将告诉我们，还有多少未知等待着我们去探索和发现。
在我们了解和喜爱的宇宙中，我们周围的事物看起来好像是由微小的粒子组成的。经过几千年的思考和研究，人们有了靠谱的物质理论。从奥克和古可的第一个试验到现在，人们已经突破了元素周期表的尺度，看到了原子的内部情况。
据我们所知，物质是由元素周期表中这些元素的原子组成的。每个原子都有一个核，核周围是电子云。原子核包含质子和中子，它们由上夸克和下夸克组成。因此，有了上夸克、下夸克和电子，我们就能制造元素周期表中的任何元素。这可太棒了！我们把无穷无尽的宇宙成分列表简化为元素周期表，又进一步简化为三个粒子。我们看见的、摸到的、闻到的，还有用脚趾碰到的一切都能用这三个最小的积木构建起来。祝贺！这是千万个聪明的大脑共同的成就。
但是，尽管人类为此感到自豪，但是从两个非常重要的方面而言，这个结论还不完整。
第一，粒子还有其他类型，并不是只有电子和两种夸克。尽管构成普通物质仅仅需要这三种粒子，但是在20世纪，粒子物理学家们已经发现了其他九种物质粒子和五种传递力的粒子。这些粒子有的非常奇怪。比如，幽灵般的中微子可以穿过几万亿千米长的铅块，而不和其他粒子相撞。对中微子来说，铅块就是透明的。其他的粒子与这三种构成物质的粒子非常相似，但是它们却非常非常重。
为什么会有这些额外的粒子？它们是用来干什么的？谁把它们“邀请”来的？还有多少种其他类型的粒子呢？我们不知道，我们无从得知。在第4章，我们会详细讨论一部分奇怪的粒子和它们身上有趣的模式。
第二，虽然三种粒子就可以构成恒星、行星、彗星和腌菜，但人们发现这些东西仅仅只占宇宙质量的很小一部分。我们所知道的唯一的物质，我们觉得很普通的物质，其实极不寻常。在宇宙的一切东西（包括物质和能量）当中，这种物质大约只占总量的5%。
宇宙中其余的95%是由什么组成的？我们不知道。
我们可以用饼图来概括一下，你翻到下一页就能看到它。
那幅饼图看起来相当神秘。我们仅仅了解宇宙中的5%，其中包括恒星、行星，还有这些星球上的一切。有27%的东西被我们称为“暗物质”。宇宙中剩余的68%是一些我们完全搞不懂的东西。物理学家称之为“暗能量”，我们认为是它使宇宙膨胀，除此之外，我们对它一无所知。我们将会在后面讲解暗物质和暗能量的概念，以及我们是如何得到这些确切数字的。
还有更糟的：在那5%中，仍然有很多我们不清楚的东西。（还记得那些额外粒子吗？）在某些情况下，我们甚至不知道该如何提问，才有助于揭开谜团。
这就是人类所处的位置。在几段文字之前，仅仅因为我们简单概括了已知的物质，我们就觉得人类的智慧在探索中获得了不可思议的成就。现在看起来，我们祝贺得太早了，因为大部分的宇宙是由其他东西构成的。打个比方：几千年来人们一直在研究一头大象，却突然发现大家一直在看的东西仅仅是它的尾巴！
知道了这个之后，你或许有点失望。也许你曾认为，人类对物质世界的了解和掌控已经达到了巅峰。（我们连扫地机器人都有了啊！）但你千万不要把这当作一件令人失望的事。这应该是一个难得的机会，一个可以让你探索、学习和获得见识的机会。如果人类仅仅开发了地球上5%的土地，你会怎样想？如果你只尝过世界上5%的冰激凌口味，你会怎样想？你内心的科学家像渴望冰激凌一样渴望谜底，为潜在的新发现感到激动。
回想一下，你上小学的时候一定在历史课上听到过伟大探险家的冒险故事。他们向着未知的世界前进，然后发现了新大陆，最终描绘了世界地图。如果你曾觉得这听起来很令人兴奋，那么现在你或许已经感觉到了失落，因为所有的大陆都已经被发现了，所有的小岛都已经被命名了。在这个卫星和GPS导航的时代，对新世界的探索似乎已经离我们远去。然而，好消息是事情其实并非如此。
我们还有很多很多要探索的东西。事实上，人类刚刚开启一个全新的探索时代。在这个我们刚刚进入的时代，我们对宇宙的理解很可能会被重新定义。一方面，我们知道自己所知甚少（还记得5%吗？），因此我们大概知道该提出什么样的问题。另外，我们正在建造一些了不起的新工具，比如大功率的新粒子对撞机、引力波探测器，还有望远镜，它们会帮助我们找到答案。而现在，一切都在按照预想发展。
激动人心的是，科学的谜团有确切的答案，我们只是暂时不知道而已。有些问题的答案有可能在我们的有生之年变得明确。比如—在地球之外有没有智能生物？这个问题应该是有答案的。马尔德（Mulder）是对的：真相就在那里。这类问题的答案会从根本上改变我们对这个世界的认识。
科学的历史就是变革的历史，人类一次又一次突破狭隘的视角，发现世界的真相。地球是平的，太阳系以地球为中心，宇宙以恒星和行星为主—这些观点在很久以前都是合情合理的，但是现在我们觉得它们十分低级。可以肯定的是，在不远的将来还会有更多变革，我们现在所接受的一些重要观点，比如相对论和量子物理，可能被令人兴奋的新想法所颠覆并取代。200年之后的人看我们，就像我们现在看原始人。
人类理解宇宙的旅程远远没有结束，这也是你的旅程。我们保证这趟行程比馅饼还要棒。第2章暗物质是什么？
你现在就在暗物质中畅游
根据我们有限的知识，宇宙中物质和能量的比例是这样的：
物理学家相信，在已知宇宙的物质和能量中，有27%是所谓的“暗物质”，这个比例令人吃惊。这意味着宇宙中的大部分物质不是人们已经研究了几个世纪的东西。这种神秘物质是我们熟悉的普通物质的5倍之多。事实上，说我们的物质“普通”并不公平，因为它们在宇宙中其实相当罕见。
那么暗物质是什么？它危险吗？它会把你的衣服弄脏吗？我们怎么知道它存在呢？
暗物质无处不在。事实上，你现在就在暗物质中畅游。暗物质的存在于20世纪20年代最早被人提起，但直到20世纪60年代才真正引起注意，因为那时的天文学家发现，星系的自转和质量令人困惑。我们怎么知道暗物质存在？星系自转
为了理解暗物质和星系自转的联系，你可以想象一整袋放在转盘上的乒乓球，如果转盘转动，你一定能想象出乒乓球会如何从边缘被甩出去。自转的星系差不多就是这个样子。因为星系在旋转，所以里面的恒星有被甩出去的趋势。把它们束缚在一起的东西只有星系里这些物质产生的引力（引力把有质量的东西拉到一起）。星系自转越快，就需要越多的质量来拉住这些恒星。反过来讲，知道了星系的质量，你就能推测星系的自转有多快。
一开始，天文学家尝试通过星系中恒星的数量猜测星系的质量。但是，当他们用这个数字计算星系的自转速度时，有些东西就对不上了。测量显示，从恒星数量推测出的转动速度低于星系实际的转动速度。换句话说，这些恒星本应从星系的边缘飞出去，就像转盘上的乒乓球。为了让这个速度合理，天文学家必须在计算中让星系大大增加质量，这样才能把这些恒星拉拢在一起。但是人们看不见这些额外的质量从何而来。如果每个星系都有某种很重的东西，但是这种东西不可见，那么事情就说得通了。
这个推断非常特别。著名的天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）曾经说过：“特别的推断需要特别的证据。”因此，这个奇怪的难题在天文学界存在了数十年，一直没有得到解答。随着时间的推移，越来越多的人接受了这种神秘、不可见，还很重的东西（暗物质）的存在。引力透镜
有一个重要的线索使科学家相信暗物质真的存在，那就是暗物质使光线弯曲的观测现象。所谓的引力透镜，说的就是这个。天文学家有时会在天文观测中发现一些奇怪的东西。他们会在某一个方向上看到一个星系的图像，这倒没有什么奇怪的。但是，稍微移动一下望远镜，他们就会看见另外一个一模一样的星系，两个星系的形状、颜色、光线都一样，天文学家确定它们是同一个星系。但是这怎么可能呢？同样的星系怎么可能在天空中出现两次？
如果有某种非常重（而且不可见）的东西处在你和这个星系之间，那么这种现象就有了合理的解释：这个不可见的重块充当了一个巨型透镜，弯曲了从星系发出的光线，从而使光线看似来自两个方向。
你可以想象一下光线从星系各个方向发出的样子。现在，画两个光粒子，也就是所谓的光子，让它们从星系出发，然后朝着你的身体两侧飞去。如果在你和星系之间有某种非常重的东西，那么天体的引力会扭曲它周围的空间，使光粒子的运动轨迹发生弯曲并且朝向你。
在地球上，你从望远镜里看到同一个星系的两个像，它们来自两个不同方向。这种效应在整个夜空中到处都是，非常重的不可见物质似乎无处不在。暗物质的存在不再是一个疯狂的想法。无论看向哪里，我们都能找到它存在的证据。碰撞的星系
关于暗物质的存在，最令人信服的证据来自人们观测到的一次大规模星系碰撞。几百万年前，两个星系团冲向对方，发生了“史诗级”碰撞。我们不可能看到这次碰撞，但是这个过程发出的光要花几百万年才能到达地球，我们可以舒服地坐在这里观看结局。
当两个星系团碰撞时，它们的气体和尘埃会呈现壮观的景象。在巨大的爆炸中，巨大的尘埃云被撕裂。这是一场带有特殊效果的“豪华演出”。你可以想象两大堆水气球以近乎疯狂的高速撞向对方，那景象或许能帮助你想象星系团的碰撞。
但是天文学家注意到了另一个现象。在碰撞地点附近，他们发现了两团巨大的暗物质。当然，暗物质是不可见的，但是天文学家发现，附近星系发出的光被暗物质团块扭曲了，这就证明了暗物质的存在。这两团暗物质沿着碰撞的方向运动，好像什么事都没发生过。
天文学家把这些信息放到一起，梳理了一番。曾经有两个星系团，每一个都包含常规物质（主要是气体、尘埃、恒星）和暗物质。当两个星系团碰撞时，大部分的气体和尘埃撞到了一起（你能想象的普通物质当然会这样）。但是暗物质撞进另外一团暗物质中会怎样呢？人们什么都探测不到！暗物质团块会继续运动，穿过对方，就好像它们都是透明的。两堆恒星也会互相穿过，但那是因为它们在太空中太稀疏了。
比许多星系还大的巨大物质团块就这样互相穿过了。从本质上讲，碰撞将星系中的气体和尘埃剥离了。关于暗物质，我们知道什么？
暗物质肯定是存在的，而且它很奇怪，和我们所熟悉的东西不太一样。关于暗物质，我们知道：
·它有质量。
·它不可见。
·它喜欢和星系待在一起。
·普通物质碰不到它。
·其他暗物质也接触不到它。
·它的名字很酷。
至此，你或许在想，天哪，我要是由暗物质构成的就好了，我会成为一个了不起的超级英雄。难道不是吗？好吧，也许只有我们这样想。
关于暗物质，我们还知道一点，那就是它并非躲在远处。暗物质倾向于聚集在一起，形成一个大质量团块，并且飘浮在宇宙空间中，和星系在一起。这意味着，此时此刻你很可能就待在暗物质中。而就在你看书时，暗物质很可能正在穿过书和你。但是，如果它就在我们周围，为什么它还是个谜？为什么我们无法看见和触摸不到暗物质？一件东西明明就在那里，我们却看不到，这怎么可能呢？
研究暗物质非常困难，因为我们和它没有多少相互作用。我们看不见它（所以它“暗”），但是我们知道它有质量（所以它是“物质”）。为了解释这一切，我们先回顾一下普通的物质是如何相互作用的。物质如何相互作用？
物质的相互作用有四种主要方式。（万有）引力
如果两个东西有质量，那么它们就会对彼此有这种吸引力。电磁力
如果两个粒子带有电荷，那么这两个粒子之间就会产生电磁力。这种力可以让它们相互吸引，也可以让它们相互排斥，这取决于两个电荷的电性。
实际上，你每天都会在生活中感受到这种力。你用手按住这本书，这本书并不会被压垮，你的手也不会穿过纸张，因为书的分子通过电磁力的作用紧密结合在了一起，同时会排斥你的手。
电磁作用和光、电、磁有关。后面我们还会谈到光，以及粒子和力的深层联系。弱核力
这种力在很多方面和电磁力相似，但它弱得多。比如，中微子就是通过这种力与其他粒子（微弱地）相互作用的。在能量非常高时，这种很弱的力会变得像电磁力一样强。事实上，这一点已经得到了证实，就是这种弱作用组成了电磁作用。强核力
这是在原子核内把质子和中子黏在一起的力。没有了它，原子核内带有正电荷的质子会互相排斥，最后四散而逃。暗物质如何相互作用？
需要注意的一个重点是，我们这是在描述这几个力。在某种程度上，物理学和植物学相似。我们目前还不知道这些力为什么会存在。我们只是记下了我们观察到的情况，我们甚至不知道这个列表是否完整。但是，到目前为止，我们能够用这四种力解释粒子物理中的每个实验。
那么，为什么暗物质这么暗呢？好吧，暗物质有质量，所以它有引力。但是关于它的作用，我们能够确定的信息也只有这些了。目前，我们认为它不参与电磁作用，不会反射或者发出光线，因此我们很难
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]