简介
适读人群 ：科普爱好者
探索宇宙13谜！
探索搞不懂21世纪的未来科学！
也许，我们在不确定性边缘的发现有助于人类成为永生物种。
也许，我们在本书探究的内容将成为人类永恒的关键。
我们探索的不是人们熟知的事件，我们探索21世纪的未来科学，搞不懂的事件。
96%的宇宙仍然未知，暗物质、暗能量存在吗？
先驱者号发回的数据告诉我们，它们的轨道与预期发生了偏移，牛顿引力定律需要修正吗？是否存在其他宇宙力？
一些我们认为永恒不变的常数或许非恒定，如α和μ。甚至，我们认为的物理定律也非恒定，它们或许会随时间和空间发生变化。
冷聚变提出了新观点，非高温高压条件下仍能产生核反应，它能开启核物理学的新时代吗？
人体仅是一堆化合物？未来科学必须解决生命起源问题。
火星存在生命吗？我们坚信地外智慧生命必然存在。
今天的科学更多地是搜寻生命可生存的条件，而非对生命本源的寻找，生命的存在或许不需要液态水。
“米米”病毒，一个可改写生命故事的怪胎，它或能改写我们对生命树的认识。
今天的科学，仍无法破解死亡之谜。细胞永生可行吗？细胞永生能使生物永生吗？
性与死亡之谜同样迷人。有性生殖的起源？性为何存在？
什么是意识科学？阅读大脑，探究意识与行为的关系。
安慰剂、安慰剂效应，人们既熟悉也陌生。安慰剂效应与测不准原理相似，越测量越无法获得真相。
什么是顺势疗法？它或将引起医学新革命。
作者介绍
迈克尔·布鲁克斯，英国量子物理学博士，理论物理学家。《新科学家》杂志顾问、《新政治家》杂志作者。他的作品曾在《卫报》《独立报》《文摘》等杂志发表，曾出版作品《自由基》《不确定的边缘》《几率》。
部分摘录：
失踪的宇宙 我们仅能找到4%的宇宙 位于亚利桑那州弗拉格斯塔夫附近的印第安人部落对人类和平与社会和谐有一个有趣的说法。根据他们的传统观点，生活中的困难和困惑皆根源于天上星星紊乱的排列或是星星的缺失。夜空中的宝石本可以帮助我们寻找宁静而满足的生活，但黑夜女神在漆黑的夜空用星星写下道德法则时，她身边的草原狼失去了耐心，将星星从碗里抛了出来，撒落于天空，引起了天上星座排列的紊乱和人类生活的混乱。
那些整夜在弗拉格斯塔夫凝视夜空的天文学家也许可以从上面的传说中找到安慰。在弗拉格斯塔夫的山顶，天文学家们用望远镜观察星星的移动轨迹，但观察结果让他们陷入了深深的困惑。20世纪初，人们用弗拉格斯塔夫洛厄尔天文台的克拉克望远镜持续观察星空，结果有了现代科学史上最奇怪的发现——宇宙的大部分失踪了。
如果科学的未来依赖于奇妙的未知事物被发现，那么，宇宙会给我们很多惊喜。我们渴望知道，宇宙由什么组成以及它如何运行。换句话说，人们希望知道，构成宇宙的基本粒子是什么？引导这些粒子相互作用的力又是什么？这也是物理学家梦想的“终极理论”，一个关于宇宙组成和运行规律的简洁理论。现实世界，报纸、杂志和电视通常会给我们一种印象——人类几乎无所不知。不过，事实却恰好相反，现代科学知识远不足以让我们理解微观粒子及其相互作用力，“终极理论”的构建非常困难。
我们正生活在宇宙学的“黄金时代”——我们已知道了许多关于宇宙的知识，也知道了它如何演变为今天的状态。然而，我们对宇宙的主要成分却知之甚少。宇宙中的大部分组分似乎失踪了，具体一点，96%的宇宙失踪了。
我们发现，似乎存在一只“看不见的手”牵引着遥远星系中的星星，让它们停留在合适的位置，阻止它们飞向无垠的宇宙。根据我们的计算，这些“看不见的手”（被科学家们命名为“暗物质”）几乎占据了宇宙总质量的四分之一。遗憾的是，“暗物质”只是一个名字，我们并不清楚它究竟是什么。
同时，宇宙中还存在“暗能量”。当阿尔伯特·爱因斯坦发现质量和能量是同一事物的不同方面时，质能方程被创建出来——E =mc 2 。爱因斯坦在无意中提出了现代物理学中公认的、最尴尬的难题。暗能量是科学家们给这种幽灵一般的未知能量取的名字。暗能量加快了我们的宇宙扩张，在星系之间创造出了更多的“空旷”空间。使用爱因斯坦的方程作质能转换计算，你会发现暗能量的总质量竟相当于宇宙总质量的70%（爱因斯坦提出，质量和能量可以相互转换）。没人知道暗能量来自何处，它是什么，它是否会永远持续加速宇宙的膨胀，它是否会被最终耗竭。当讨论宇宙的主要组成成分时，人们发现，无人能知道更多。我们熟悉的世界是由原子组成的，但这仅仅是宇宙质量和能量的一小部分。宇宙的主要组成成分还是一个未解之谜。
我们是如何发现这个未解之谜的？这源于一个人对火星生命的痴迷。1894年，一位富有的马萨诸塞州实业家珀西瓦尔·洛厄尔（Percival Lowell）迷恋上了一个想法——火星这个红色星球或许存在外星文明。尽管他遭到了同时代众多天文学家无情的嘲笑，洛厄尔仍决定去寻找无可辩驳的天文证据以支持自己的信念。他派人探查了美国的许多地方，最后选定了亚利桑那州的弗拉格斯塔夫作为完成这个任务的完美地点，因为这里的天气条件良好。在使用小型天文望远镜执行观察任务数年之后，洛厄尔从波士顿制造商那里购买了一个24英寸口径（在当时已属巨型口径）的折射望远镜，将它沿着圣达菲铁路运到了弗拉格斯塔夫。
由此，拉开了大天文时代的序幕。该望远镜花费了洛厄尔二万美元，被安置在马斯山顶一个壮观的、松林覆盖的穹顶之上，并以洛厄尔所痴迷的方法给予了夸张的名字：克拉克望远镜。该望远镜在历史上也获得了应有的地位——20世纪60年代，阿波罗宇航员第一次用它来确认他们的月球着陆地点。而在此前的几十年，一个认真且保守的年轻人，维斯托·梅尔文·斯里弗（Vesto Melvin Slipher）用它启动了现代宇宙学。
斯里弗1875年出生于印第安纳州的一个农场。1901年，他在获得力学和天文学的文凭后不久，来到了弗拉格斯塔夫，成为了珀西瓦尔·洛厄尔的助手。由于斯里弗的一个指导教授的勉强推荐，洛厄尔在一个短期考察后勉强聘用了斯里弗。53年后，斯里弗从天文台台长的位置退休。然而，研究进展并不如洛厄尔所愿。
虽然斯里弗同情他老板对寻找火星生命的痴迷，但他对此并不太感冒。斯里弗更着迷于宇宙中运行的、由气体和尘埃组成的行星和恒星。在他那个时代，天文学家面临的最大难题之一是旋涡星云之谜。这些夜空中的微弱光芒被认为是由无数的星星聚集而成。哲学家伊曼努尔·康德（Immanuel Kant）将其称为“宇宙岛”。也有人认为，这些旋涡星云不过是遥远太空中的行星系统而已。
1917年，阿尔伯特·爱因斯坦在对宇宙的运行方式作总结性描述时，他急需知道一个实验结果才能完善自己的理论。他想问世界各地的天文学家——宇宙到底是在扩张？还是在收缩？抑或维持原状？
爱因斯坦的方程描述了时空关系（空间的三维结构与时间共同构成了我们的宇宙），关系如何构建有赖于宇宙中物质和能量的多少。根据该方程计算，宇宙是膨胀或收缩与重力的作用相关。如要宇宙模型维持稳定，他不得不在方程中放入“反重力”，以对抗重力的作用。然而，爱因斯坦并不想这么做：质量和能量产生引力是可以理解的，但“反重力”的存在令人费解。
对爱因斯坦来说，不幸的是，当时的天文学家们一致认为宇宙的大小是不变的。爱因斯坦曾心情沉重地表示，“反重力”阻止了他理论中的宇宙的膨胀或收缩。由于该参数影响的是具有宇宙距离的事物，而非太阳系内的常见现象，它因而被称为宇宙常数。爱因斯坦抱歉地表示，“该常数不符合我们对万有引力的实际认识，仅是为了使方程与数据吻合。”可惜的是，那时，没人注意到维斯托·斯里弗的结果。
斯里弗一直使用克拉克望远镜测量星系是否相对于地球运动。为此，他使用了光谱仪，一种可以将望远镜收集的光线分解为组成颜色的仪器。通过观察来自旋涡星系的光，斯里弗意识到，星光颜色的改变与星系是接近地球还是远离地球相关。光线的颜色是由光线频率的不同而导致，电磁辐射每秒的振动次数不同。当我们看到彩虹时，实际上看到的是不同频率的辐射。紫光是一种频率相对较高的辐射，红色是频率相对较低的辐射，其他颜色光线介于两者之间。
也许，你已经知道了什么是多普勒效应：辐射的频率随运动方向而改变，就像大街上的救护车从我们身边经过时警笛声频率的改变。如果彩虹快速向你移动，那么，所有的颜色都会朝着光谱的蓝端移动。如果彩虹向你快速移动，被你看到的光线的频率将会增加，这就是蓝移。如果彩虹快速离你远去，被观察到的光线数量将会减少，光线频率将会降低，并向着光谱的红端移动，这就是红移。
来自遥远星系的光线也具有类似现象。如果星系向着斯里弗望远镜飞来，光将产生蓝移。如果星系加速远离地球，光将产生红移。因为，人们可以通过星光频率的变化幅度计算出星系的移动速度。
1912年，斯里弗完成了4次光谱测量，结果发现：3个星系产生红移，1个星系产生蓝移，即仙女座星系。在接下来的两年时间，斯里弗测量了12个星系的运动，结果发现，除了1个星系之外，其他星系均在红移。这是惊人的结果。该结果是如此令人震惊，以至于当他在1914年8月的美国天文学会会议上展示自己的结果时，得到了与会者的起立鼓掌。
斯里弗是天文学界的无名英雄。根据美国国家科学院的传记记载，“斯里弗的发现可能比其他20世纪观测天文学家的发现更重要”。尽管他做出了非凡的贡献，但他得到的认可却不多——以他的名字命名的陨石坑仅有2个，分别在月球和火星。
斯里弗不为人知的原因在于其自身：他很少真正与人交流自己的发现，只是偶尔写一篇简洁的论文以传播。偶尔，他才会将自己的结果通过信件发给其他天文学家。根据传记，斯里弗是个“保守的、沉默寡言的、小心谨慎的人。他总是避开公众视线，甚至很少参加天文学会议”。斯里弗在1914年8月的行为可称之为异常之举。然而，上述发现却成就了英国天文学家埃德温·鲍威尔·哈勃（Edwin Powell Hubble）。
剑桥大学的宇宙学家史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）在他的作品《果壳中的宇宙》中作了一个牵强附会的观察。在比较了斯里弗和哈勃职业生涯的履历后，他指出了哈勃在1929年是怎样发现宇宙在膨胀。霍金指出，“斯里弗于1914年8月在美国天文学会会议上第一次公开讨论自己的发现时，观众全都站起来鼓掌——当时，哈勃正在演讲现场。”
1917年，在爱因斯坦向天文学家们求证他们宇宙观的同时，斯里弗的光谱观测表明：在25个星系中，有21个正飞离地球，仅有4个在靠近。这些星系都以惊人的速度移动，平均时速超过200万公里。这是令人震惊的事实，因为人们印象中的天空的星星不是这样。当时，银河系被认为是整个宇宙，恒星与地球的距离是相对不变的。斯里弗改变了人们的上述印象，让我们的宇宙运动起来。斯里弗说，“星云其实是距离十分遥远的恒星系统”。斯里弗无意中发现，宇宙包含无数星系，这些星系正飞向远方。
当星系运动的测量结果发表在《美国哲学会会刊》时，没人注意到这些结果。而且，斯里弗的性格也注定了他不会庸俗地寻求人们关注自己的工作。然而，哈勃并未选择忽略。他找斯里弗拿来了相关数据，并写入了一本关于相对论的著作。1922年，斯里弗送给哈勃一份星系的移动速度表。1929年，哈勃出版了斯里弗和一些天文学家（包括他自己）的观察结果，并提出了一个引人注目的结论。
观察那些远离地球的星系并根据它们与地球的距离绘制速度图，你会发现，离地球越远的星系的移动速度越快。如果一个星系与地球的距离是另一个的两倍，那么，它远离地球的速度也是另一个的两倍。如果一个星系与地球的距离是另一个的三倍，那么，它远离地球的速度也会是另一个的三倍。对哈勃而言，只有一种可能的解释——这些星系就像粘在气球表面上的小纸片，随着气球被吹涨纸片并不变大，但的确分开了。星系之间的空间的确变大了，哈勃发现，宇宙正在膨胀。
这是个令人兴奋的时刻。随着宇宙膨胀理论的出现，宇宙大爆炸的想法在20世纪20年代被首次提出，形成了新的宇宙观。如果宇宙正在膨胀，那么，曾经的它一定存在更小更致密的阶段。天文学家开始思考，宇宙之初是否为绝对致密的点。维斯托·斯里弗的工作是我们宇宙起源的第一个证据，它也同时揭示了我们宇宙的大部分仍是未解之谜。
为了理解大部分宇宙是如何丢失的，我们可以做如下实验——“将一个重物绑在长绳的一端，拉动绳子让重物做圆周运动。你可以看到绳子末端的重物开始缓慢移动，此时你不会感到头晕。这时，收紧绳子，让重物的运行轨道变短。为了让它在空中保持旋转状态，你必须加快它的移动速度——随着速度的增加，重物的可视化越来越模糊，直至消失。”
同样的原理也适用于行星运行。与遥远的海王星相比，地球的运行轨道距离太阳更近，其移动速度也比海王星更快。原因很简单：与力的平衡有关。由于距离的远近，太阳对地球的引力远大于对海王星的引力。地球必须移动得更快才能维持自己的轨道。海王星距离太阳太遥远，它只需较慢的速度就能维持自己轨道的稳定。如果海王星的移动速度与地球一样，它将快速飞离我们的太阳系。
任何天体的轨道都遵循如下原则：引力和离心力的平衡。这意味着，越远的天体移动速度越慢。1933年，名为弗里兹·扎维奇（Fritz Zwicky）的瑞士天文学家提出了一个发现，却未得到人们的关注。