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暗能量，比暗物质更神秘的存在
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普通物质与暗物质还不能提供宇宙中能量的总量——它们总共只占27%。比暗物质更神秘的存在是被称为“暗能量”的东西，它构成余下73%的能量。
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暗能量的发现是20世纪末期意义最深远的一记“警钟”。尽管我们对宇宙的演化尚有很多不清楚之处，但我们已经在所谓的“大爆炸理论”及其补充理论“宇宙暴胀”（宇宙体积呈指数级增长的某个时期）的基础上，对宇宙的演化过程有了非常深刻的了解。
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暗能量
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暗能量是宇宙学及物理学领域的一种猜想。它是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式。
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大爆炸理论与一系列观测结果相符，包括对宇宙中微波辐射的观测，即从大爆炸时残余下来的微波背景辐射。宇宙原本是一个炎热、致密的火球。但在137.5亿年之后，它大幅地变得稀疏、冷却，留下了今日仅有2.7K的、冷却下来的辐射——仅比绝对零度[32] 高出几摄氏度。大爆炸理论中暴胀的其他证据可以通过对早期宇宙演化过程中产生的大量原子核的研究，以及对宇宙膨胀本身的测量来找到。
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那些我们用以计算出宇宙如何演化的根本方程由爱因斯坦在20世纪早期提出。这些方程告诉我们，在给定物质分布或能量分布的前提下，如何导出引力场。它们可以应用于描述太阳与地球之间的引力场，也可以用来描述整个宇宙。就一切情况而言，为了导出这些方程的结果，我们必须知道周围物质与能量的分布情况。
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令人震惊的观测结果是，对宇宙特征的现有测量结果需要引入某种不被物质携带的新能量形式来解释。这些能量不由粒子或者其他组分携带，也不像通常的物质一样聚集成团。它不随宇宙的膨胀变得稀薄，而是保持恒定的密度不变。由于这些遍布宇宙的、谜一般的能量，宇宙正在缓慢加速膨胀，即便这些能量没有物质载体，一片空无。
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爱因斯坦最初提出了一种被他称作“普适常数”（universal constant）的能量形式，之后被其他物理学家称作“宇宙学常数”（cosmological constant）。不久之后，爱因斯坦就认为这是一个错误概念。他试图用这个概念解释“为什么宇宙是稳态的”这一想法的确是走上了歧途。宇宙确实在膨胀，在爱因斯坦提出这个观点后不久，爱德温·哈勃（Edwin Hubble）就证实了这一点。膨胀不仅真实存在，现在看来，它的现有加速度还与爱因斯坦于1930年提出的、而又很快抛弃掉的有趣能量类型密不可分。
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我们想要更好地理解谜一般的暗能量。针对这一点的观测被设计为可以确认如下问题的答案：暗能量到底只是爱因斯坦最先提出的那种背景能量，还是某种随时间改变的新能量形式；或者是某种人们完全没有预料到，以至于我们现在甚至不知道如何去推断其性质的事物？
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寻找更多问题的答案
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这只是一个关于我们现在正在研究什么的示例（虽然是重要的例子）。除了我已经描述过的那些，更多的宇宙学研究还在筹划之中。引力波探测器将探测从吞噬一切的黑洞中传出的引力波，以及其他令人兴奋的、涉及大质量与高能标的现象。[33] 宇宙微波实验将要告诉我们宇宙膨胀的更多细节，对宇宙射线的寻找将告诉我们有关宇宙内容的新细节，红外线探测器也许可以找到宇宙中更新奇的事物。
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在某些情况下，我们将足够好地理解观测结果，以知晓对物质与物理定律的底层本质而言，它们意味着什么。对于其他情况，我们将要花费大量的时间以揭露其蕴意。不管发生了什么事情，理论与实验数据之间的相互影响将把我们带往对环绕着我们的宇宙的更高级解释，并把知识扩张到我们目前尚不能及的领域。
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某些实验也许很快就会有结果，另一些可能会在多年之后才会有结果。当实验数据产生后，理论物理学家们将不得不重新考虑，有时甚至需要放弃已提出的解释，这样我们就可以改善并正确应用我们的理论。这听起来很令人沮丧，但事情并不像你想象的那么坏。当实验结果引领着研究方向、保证我们确实有所进展时，我们渴望能预期一些线索，以帮助我们回答问题——即便接受那些新结果有可能意味着我们要放弃旧观念。我们的假说最初根植于理论的一致性与优美性，然而，正如我们接下来将看到的遍及全书的理念：是实验结果，而不是死板的信仰，最终决定了什么是正确的。
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我不是一个爱说大话的人，因为我发现，伟大的成就往往会为它们自身代言。
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在美国，言不由衷的溢美之词往往会给我带来麻烦。人们滥用“最……”等表述方式，就好像不用“最”的单纯赞美之词，会被误读为似褒实贬的春秋笔法。我经常被建议，在我的研究资金申请陈述中应该适当加入一些漂亮的行话或者修饰词，以避免任何形式的误解。但是，就大型强子对撞机而言，我不吝冒着巨大的风险说：毫无疑问，大型强子对撞机是一个惊人的成就。它有着神秘的权威与美丽，它是人类技术的结晶。
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在本章，我们将着手探究这种令人难以置信的机器；在下一章，我们将进入到其如过山车一般的构造历程。之后几章，我们将进入记录着大型强子对撞机所创造事物的世界中。最终，我们将要专注于大型强子对撞机本身。它分离、加速高能质子，并把它们对撞在一起，以期解释物质内部的新世界。