宇宙的起源以及宇宙中存在的暗物质、暗能量和黑洞这些“主角”的美妙邂逅，可以讲一个跌宕起伏的故事了——“从无到有”的捉迷藏的游戏。

玩游戏就要讲规则，规则就是不许耍赖。虽然我们不知道宇宙创生之前是怎样的，但是科学家普遍相信，宇宙创生之后就会一直按照一定的规律演化下去，也就是创造宇宙的“那位存在”不会随便插手耍赖。遵守规律，不违背游戏规则，才能玩下去，不然人类就没得玩了。

一开始大家是不相信的，虽然《圣经》上说，宇宙是有一个起点的；但是科学家表示不相信，当时正是“进化论”推翻“上帝创造论”的特殊时期，刚刚取得一次大的“战役”的胜利，头脑有些膨胀有些狂是可以理解的。这一时期的西方科学界普遍坚持宇宙和物质是恒定不变、无始无终的。那时还没有任何观测证据，只是主观地“我觉得是这样的，他们说的‘有一个起点的那种’肯定不对。”

从1922年美国天文学家埃德温·哈勃开始观测到“红移现象”开始，有关“宇宙膨胀”的观点开始形成，之前类似的观点只是在“窃窃私语”。听闻哈勃工作的爱因斯坦亲自来到威尔逊天文台核实情况，当他看到“红移现象”后，公开表示自己犯了“人生中最大一个错误”。这是因为之前爱因斯坦也认为宇宙应该是“恒定不变无始无终”的，所以当他从《相对论》出发推导出一个“存在演化”的描述宇宙的场方程后，竟稀里糊涂地加了一项，把“演化”抵消了。

后来哈勃进一步把“红移现象”总结为“哈勃定律”，伽莫夫等人建立了一个“大爆炸”宇宙模型。这一模型是人类目前认识宇宙的主要模型，既然宇宙在膨胀，那反过来，其必然有一个起点吧，自此“宇宙的起源”被找到——宇宙应该有一个起点。为了奖励哈勃在这次捉迷藏游戏里的精彩表现，我们送了一枚“诺贝尔奖章”给他。

1998年，美国加州大学伯克利分校的索尔·珀尔马特（SaulPerlmutter），以及澳大利亚国立大学的布莱恩·施密特（BrianSchmidt）分别领导的两个小组，通过观测Ia型超新星发现，遥远的星系正在以越来越快的速度远离我们。这个发现就很恐怖了，之前我们知道宇宙在膨胀，但是普遍觉得会受到万有引力的作用而减速，这下却大相径庭。观测和猜测存在这么大的反差，必定是有一种人类还不知道的家伙在“捣乱”，科学家把这家伙称为“暗能量”。游戏进行到此“暗能量”也被发现，作为奖励，物理学家索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特与亚当·里斯（约翰·霍普金斯大学）共同荣获2006年邵逸夫天文学奖与2011年诺贝尔物理学奖。

目前我们只知道“宇宙中确实存在暗能量”，至于暗能量的本质是什么，一直都是众说纷纭。中山大学天文学院院长李淼教授曾经半开玩笑地表示：“有多少暗能量专家，就有多少暗能量模型。”不知道读者是否相信，反正作者是深信不疑的，因为作者在大学本科时也提出了一种暗能量模型——波动暗能量，为此还得意了半天。

还有一种物质也被认定是“确定无疑存在的”而又不知道具体是什么东西——暗物质。早在1933年，加州理工大学的瑞士天文学家茨威基发现“星系相对于星系团中心的运动速度似乎太快了”。为什么说“太快了”呢，因为按照牛顿的万有引力定律，如果知道星系团的质量分布就可以计算出星系绕星系团中心的速度。那么首先通过“质光关系”可以在一定精度范围内推算出星系团的质量分布，然后通过计算得出一个理论绕转速度。但是观测到的星系绕转速度却比计算得到的大许多，所以解释只有一个——星系中存在大量看不见的物质。既然是看不到的物质，而茨威基也不知道那是什么物质，就干脆称其为“暗物质”了。

茨威基提出“暗物质”这一概念后，很长时间里并没有掀起什么波澜，直到20世纪60年代，才发生转机。美国卡内基研究所的Vera Rubin和Kent Ford积累了此后10年间近邻星系的旋转曲线数据发现“所有的旋臂星系外围的恒星似乎都转得太快了”，他们还进一步指出“这些近邻的漩涡星系中至少应该包含比发光物质多6倍的暗物质”。这么铁的证据让人无法不相信“这个世界上确实有暗物质存在”，所以“暗物质”也就被抓到了。更多的观测表明宇宙的密度可能由约68%的暗能量，5%的重子物质，27%暗物质组成。

其实在这场捉迷藏的游戏中，“黑洞”的发现是最早的，牛顿出版《自然哲学的数学原理》之后，法国数学家拉普拉斯根据牛顿的理论在纸上推导出一种天体，它的引力之强连光都不能逃逸，这便是黑洞。之后爱因斯坦发表《广义相对论》，施瓦西根据爱因斯坦场方程求解出施瓦西黑洞解。

虽然很早之前人们就相信宇宙中普遍存在黑洞了，但是直到1970年，美国的“自由”号人造卫星发现了位于天鹅座X-1上的一个比太阳重30多倍的巨大蓝色星球，该星球被一个重约10个太阳的看不见的物体牵引着。天文学家一致认为这个物体就是黑洞，它就是人类发现的第一个黑洞。天文学家普遍认为像银河系这样的星系中心存在一个巨大的黑洞。此外通过双星吸积、引力透镜等效应也基本能够确定黑洞的存在了。这些都是对于黑洞的间接观测，以此来说在这次捉迷藏中找到了“黑洞”恐怕“黑洞”不会服气。2016年2月11日美国放出爆炸性消息“美国的‘激光干涉引力波天文台’（LIGO）的两台孪生引力波探测器首次直接探测到了引力波”，当然这一爆炸新闻的爆炸性在于“人类首次直接探测到了引力波”，但是同样也是直接探测到了“黑洞”，这下游戏可以结束了。

在这场捉迷藏的游戏中人类先后“从无到有”找到了“黑洞”“暗物质”“宇宙的起源”和“暗能量”。但是这里的找到只是确定了其存在性，关于其本质的认识还存在很大的分歧。2015年12月17日8时12分，中国发射了暗物质粒子探测卫星“悟空”，用“火眼金睛”去探测暗物质的基本性质，我们期待“齐天大圣”终能修成正果。

直到此时此刻“两暗一黑三起源”依然是困扰着人类的最大疑云，需要有不断的科学工作者前赴后继站在巨人的肩膀上探究求索以寻求答案。

德国哲学家康德说过：“这个世界上唯有两样东西能让我们的心灵感到深深的震撼：一是我们头上灿烂的星空，一是我们内心崇高的道德法则。”“雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。”“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。”，真理总是那样的璀璨、那样的引人入胜。

“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？”这个千年之问依然回荡在耳畔，激励着后来人大胆探索小心求证。

作者：子牧  中国科学院紫金山天文台

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