對宇宙構成成分的探求,將我們帶到了一個新的關鍵點上。而我們最原始的問題——“宇宙是由什么構成的?”——本質上已經變成“什么是暗物質?”以及“什么是暗能量?”。如果組成原子、分子的常規(guī)物質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,并且無視所有物質的引力,強行推動宇宙向外加速膨脹?而如果連最強大的望遠鏡都無法看到暗物質或暗能量,我們又該如何去回答這些問題?

對這些有關世界本質問題的新理解,要求我們將現(xiàn)有的最大和最小兩個尺度下的物理結合起來,并通過對內部和外部空間的共同探索解決問題。當天文學家在宇宙深處探求過去137億年間物質和能量在宇宙中留下的痕跡時,他們將得到來自粒子物理學的理論指導;與此同時,天文學家對宇宙的觀測,又將反過來加深我們對微觀世界的理解——它可以幫助物理學家揭示亞原子世界的隱藏區(qū)域,并對新粒子和新維度的提出和檢驗提供支持。

在最大和最小這兩個極端尺度下進行的研究,將對確定宇宙構成起到至關重要的作用:如果我們提出或發(fā)現(xiàn)一個新粒子,它會如何影響星系形成和恒星燃燒的速率?如果我們發(fā)現(xiàn)星系正以一個更快的速度彼此遠離,又將獲得哪些關于“真空”本質的信息?如果大爆炸后數(shù)十萬年的宇宙快照,能顯示基本粒子流體波紋的詳細圖像,我們又是否能通過已知粒子的計算機模擬來重現(xiàn)這些波紋?還是必須要引入一些全新的事物?

因此,對宇宙的研究正處在一個激動人心且至關重要的臨界點?！坝钪媸怯墒裁礃嫵傻?”——對于這個古老的問題,我們比以往任何時候都了解得更多;同時,我們也清楚地知道,這個問題本身包含了更深層次的內容,也還有更豐富的知識等待我們去發(fā)掘。而目前所有的理論,包括最全面的模型和最復雜的數(shù)學計算,在這個問題面前都可能會無功而返。我們幾乎可以肯定,對這個問題的解答,必將預示科學界下一次偉大的革命。