在宇宙黑暗世紀結束之後又經過的各個世代裡，發生了許多次星系相撞，整個星系們碰撞後融合在一起。在太空中，暴力事件無處不在。而你現在看到的星系就是這些暴力事件過後的明證。
暗物質的質量超過了正常物質的五倍，卻不可見，它們的量這麼大，它們必定在你眼前的宇宙華爾茲中曾經起過——也依然起著——重要作用。你現在已經知道，這場華爾茲的參與者們，都是穿著由暗物質做成的大衣的恆星集合。
你盯著這些星系越久，就能看到越多的舞者和形狀——你能夠想像出更多那裡的世界，有著與我們完全不同的天空。你突然開始懷疑是不是某些遙遠的文明早就找到了你那些問題的答案……等等，那是什麼？
一個非常強大的光源掠過你的眼睛。
你盯著夜空想找到它來自何方，但它已經消失不見。
和剛才同樣突然，另一道光擊中了你，來自另一個非常遙遠的地方。
又有一個。
這些光將你從冥想中喚醒，你將注意力集中到似乎是這些光來源的星系上。
不知為什麼，你的心臟跳得幾乎要蹦出來。你看著它們的光，看著它們退往遠處並互相圍繞旋轉的路徑。
那裡好像有點不對。
那些發出這些光的星座不應該以這種方式後退。
我們說的不是它們之間互相圍繞旋轉的運動，而是關於宇宙的膨脹，關於它們如何一起退向遠方，就像正烘烤脹起的蛋糕中的罌粟籽。考慮到你對宇宙膨脹的瞭解，就會發現這些星系的運動不對勁。
這是意料之外的第二號引力謎團。它牽涉到被隱藏的能量遠遠多於上一章裡關於暗物質的例子。
要明白這一點，你需要先知道我們如何估算自己宇宙中的距離。
當你躺在那個小島海灘上，開始你進入外太空的旅行之前，你是如何判斷夜空裡的某顆星星離你近，而另一顆離你遠的？只看亮度顯然是不夠的。恆星們個頭不同，各種大小都有，因此它們的亮度也有著巨大差別。在地球上看到的一顆明亮的恆星，可能體形巨大而距離遙遠，或體積小一些卻離得很近。我們顯然還需要一些別的手段才行，歷史上的科學家們想出了三種不同的方法來估算宇宙距離。
第一種方法適用於各種天體，包括恆星或行星，只要它們離我們不是太遠。這是三種方法中最簡單的一種，而且依賴常識（這裡沒有量子效應參合，所以使用常識還是允許的）。想像你坐在行駛於高速路上的車裡，透過側面車窗看向兩邊的樹木。離你車近的樹很快經過，而離得遠的那些則以慢許多的速度移動。高聳在遠處地平線上的山脈看上去就像根本沒有動。它們可以被看成是固定的背景。在太空裡，我們可以利用同樣的原理。當地球繞著太陽轉動時，那些離地球近的物體相對於非常遠的看上去固定不動的恆星背景有著相當明顯的移動。通過測量某一天體因地球圍繞太陽運動相對於遠處背景所發生的位置變化，科學家們就能估算該天體與地球之間的距離。它所牽涉到的幾何學早在二千二百年前的歐幾里得就已經知道了。對於短距離的估算——比如，銀河系內的距離，它的效果極好。但對於星系間距離的估算，這個方法就顯得力不從心。因為星系們離我們實在太遠了。位於地球上，繞著太陽旋轉的你，冬天與夏天對於天體的視角差別可達三億公里，但依然不夠。星系們都屬於固定背景。要猜出它們的位置，你需要第二號戲法，牽涉到一種非常獨特的被稱為造父變星的恆星。
造父變星是一種非常明亮的恆星，而且它們所發出的光會非常規律地在最亮與最暗之間變化。讓人難以相信的是，科學家們找到一種方法能夠將這種亮度變化的週期與它們所發出的總光量聯繫起來。而這個信息就足以告訴科學家們那些恆星離我們有多遠：就像號角所發出的聲響傳到我們耳朵中時會隨著它從源頭走過的距離增加而變輕，光也一樣。我們能夠收集到的位於遠處的造父變星到達地球的光佔其總發光量的比例就告訴了我們它們的距離。幸運的是，宇宙裡有許多造父變星。
但這個戲法依然有著自己的局限性：要測量宇宙中最遠的距離，單個的造父變星已經不夠了，因為就算最強大的望遠鏡都無法將它們從其所在的恆星群中區分出來。要測量宇宙深處非常遙遠的距離，我們還需要第三種戲法。
你或許還記得，在本書的第二部分，美國天文學家埃德溫·哈勃所進行的研究。在二十世紀二十年代，哈勃成為第一個注意到宇宙在膨脹、遠處的星系都在離我們而去的人。你的一些朋友在地球各地用你買給他們的價值十億美元的望遠鏡觀察夜空，好心地替你驗證了這個結論。
在二十世紀二十年代，哈勃用來自遠處星系的造父變星的光線顏色移動來計算它們的速度，而且他還發現它們一心離我們而去的意念強度（速度）與它們離我們的距離成正比：若一個星系離我們的距離是另一個星系離我們距離的兩倍，那麼前者的退行速度也是後者的兩倍。這條定律現在被稱為哈勃定律。
第三個戲法就是，當造父變星無法從它們的環境中被分離出來時，我們就反過來使用哈勃定律。通過測量從遠處星系們傳來的光線顏色變化程度，科學家們就能判斷出這些光線在我們的宇宙中膨脹了多久，利用這個信息，也就有可能知道這些星系離我們有多遠。
哈勃定律足夠簡單，而且它與已知現實吻合得很好：空間與時間早在幾十億年前就已變成今天這樣，時空的膨脹從一開始就一直進行，並且看起來作為能量被激烈釋放（大爆炸）的結果也非常合理，在隨後的幾十億年裡，宇宙膨脹的速度也已經慢了下來。
在這個相當符合邏輯的系統裡，一切都很完美。
除了它不符合你所觀察到的事實。
你的眼睛剛才看到的光脈衝就與它不合。它們顏色漂移的程度不符合上面所描述的宏大、漂亮、自洽的圖景。有什麼地方出了問題，第二號謎團隱隱約約就在這裡遊蕩。
要想搞明白這到底是怎麼回事，讓我們再去旅行一小會兒，去看看到底是什麼引發了那射入你眼中的無比強大的光脈衝。
從銀河系上方出發，你飛向一個特別美麗而多彩的漩渦狀星系，它離你大約有八十億光年之遠。你穿過那橫亙在我們自己的宇宙大家庭銀河系與這一個光島之間無比巨大而且還在不斷膨脹中的空間。當你到達它附近時，選擇從側面進入。你飛過屬於它的幾百萬顆恆星，穿過比幾千個太陽系的大小合在一起還大的星雲，突然，你再次停了下來。
就在你的眼前，不是一個，而是兩個閃亮著的天體，吸引了你的注意。它們彼此圍繞著轉動，非常快，而且不怎麼對稱。兩者中的一個傢伙是一顆巨大的紅色憤怒火球。另一顆也很亮，但卻小了太多太多。它的大小只和地球相仿，卻亮得發白。不要被你所看到的大小所迷惑。雖然兩者的大小有著巨大不同，但那顆微小的星球才是這裡的主宰，而不是那個紅巨星。那個小小的白色圓球是在你到達前幾億年就發生爆炸的恆星所留下來的內核遺骸。當一顆恆星死亡時，它將自己的外層朝著各個方向拋入太空，但內核則被壓縮變成現在在你眼前發光的新的星體。它的名字叫白矮星。它是一個極為緻密和熾熱的天體。通常情況下的白矮星需要幾千萬年時間冷卻褪色，最終成為寒冷孤獨的太空流浪者。然而，這一顆，卻替自己選擇了一條完全不同的道路。
給你一個白矮星密度的大致概念吧，讓我們用不同的材料做一隻棒球。
一個普通的棒球，用橡膠、皮革和空氣做成，大約重145克。同樣的體積，如果材料是鉛，這只棒球的重量將是大約2.3公斤。如果使用的是地球上自然存在的最緻密元素——鋨——這只棒球就又重了一倍：大概4.5公斤。
現在，用來自白矮星的材料做這只棒球，你的棒球將重二百噸。在極端緻密的王國中，白矮星排名第三，僅落後於中子星（它被取了這個名字是因為它只含有中子）與黑洞。所以你或許猜測它們都正進行著非常猛烈的核聚變，就像在恆星內核中一樣，但事實並非如此，除非它們能夠找到辦法不停生長。事實上，白矮星只有在它們的質量小於太陽質量的140%的情況下才能保持自己的白矮星身份。
但這顆白矮星有東西「吃」。一顆恆星。一顆紅巨星。
那顆紅巨星正被活活吃掉，就發生在你眼前。
白矮星巨大的密度帶來的強大引力遠勝於紅巨星自身，這顆恆星注定難逃厄運。它都無法保住自己的外層。在圍繞著白矮星轉動時，紅巨星自己的表面被撕開，形成一長條明亮熾熱燃燒著的等離子尾巴，在你眼睜睜的注視下向著它貪婪的舞伴盤旋而去，形成一條閃亮扭曲的宇宙大河蜿蜒流向白矮星的表面，在那裡，它被收穫並壓縮。
這個過程牽涉到巨大的能量。時空本身就能感受到：就像在湖表面互相圍繞轉動的小船之間產生的水波一樣，紅巨星與白矮星之間的舞蹈也引起巨大的引力波，在時空這一宇宙構造本身中波動與傳播，沖刷著周圍的天體，改變著時間與空間。
你看著那顆體積巨大的恆星越來越多的物質掉落到白矮星的表面，明顯感覺到某些不同尋常的事就要發生。你是對的。白矮星的確收穫了許多質量，到達了太陽質量的140%，一個質量門檻。越過這個門檻之後，白矮星自己內核的壓力突然大到以一種新的劇烈到超乎想像的鏈式反應，給自己帶來了非凡的死亡。一眨眼間，它炸了開來。這種爆炸所發出的亮度超過太陽五十億倍。真是讓人印象深刻的告別演出。
這種爆炸形成了所謂的Ia型超新星。在所有星系中，它所發生的頻率都是大概一百年一次。對於我們來說，它們是一種非常方便的工具，因為它們都很相似，甚至一模一樣：它們的發生總是在一顆白矮星吞噬另一顆恆星後質量超過了太陽質量的140%，因此它們永遠放射出同樣亮度的光——五十億個太陽所發出的光被合併在一個不比我們地球大多少的小點上。它可比造父變星亮多了。這個特點讓它們成為照亮我們宇宙最遠處的理想的蠟燭，我們可以借此驗證哈勃的膨脹定律。
Ia型超新星比其他一切天體都亮許多，因此與造父變星不同，人造的望遠鏡能將它們從遙遠的星系中分離出來。知道了它們真正的亮度，就像利用造父變星的原理一樣，科學家們就能推測出它們離我們的距離，以及它們離我們遠去的速度。
一九九八年，兩組獨立的科學家研究了這種遙遠的超新星並且發表了他們的研究結果。其中一組由美國天體物理學家薩爾·波爾馬特(Saul Perlmutter)帶領，另一組由美國天體物理學家布萊恩·施密特(Brian Schmidt)與亞當·裡斯(Adam Riess)帶領。兩組科學家們都發現大約五十億年前，在經過了大約八十億年的正常行為之後，宇宙的膨脹開始加速。
科學界被震驚了。
你也應該如此。
不僅僅因為它們出乎意料，而且相反的結論看上去才更合理。
在大尺度上，統治所有一切的是愛因斯坦的廣義相對論，愛因斯坦的引力理論與牛頓的理論一樣，只允許物體間相互吸引。因此，充滿整個宇宙的不管什麼物質，無論是普通物質、反物質，還是暗物質，在長期看來，終會讓膨脹變慢。而不是加速。
然而波爾馬特、施密特和裡斯的觀測給出了另一種結果，唯一能夠讓這種矛盾自圓其說的辦法只能是引入一種全新的東西來解釋這種加速。而且這種東西必須佈滿整個宇宙。而且它還必須具備一種獨特的性質：它必須能夠產生類似反引力的作用力，讓物質與能量之間互相排斥而非吸引。
因為某種我們尚不知道的原因，這種新的力量在大約五十億年以前超過了其他所有大尺度力量，而在此之前，它的效應是零。
這種令人迷惑不解的能量被稱為「暗能量」，而且有趣的是，為了對應它所被觀察到的效應，暗能量應該大量存在。
根據現代推測，事實上，那是一個巨大的能量。
是暗物質的量的三倍之多。
是構成我們的普通物質的量的十五倍。
因為發現了宇宙膨脹在加速而非放慢，波爾馬特、施密特和裡斯獲得了二一一年的諾貝爾物理學獎。我們宇宙的整個能量分佈不得不被徹底重新估算。今天，依據NASA衛星的估算，我們宇宙的能量構成如下：
暗能量：72%。
暗物質：23%。
我們已知物質（包括光）：4.6%。
你在自己整個旅程中所看到的一切只佔我們整個宇宙所含物質總量的4.6%。其餘的都是未知。
與暗物質不同，很久以前，就有人推測了某種類型的暗能量的存在。大約在一百年前，作出這個推測的就是愛因斯坦本人。他甚至稱此為他自己「最大的失誤」，雖然在今天看來，他的失誤在於把這個預測看成失誤。
或許你還記得，還是在第二部分裡，愛因斯坦不喜歡我們所處的宇宙正在變化、演化這種說法。他更願意認為時間與空間現在是，以前也曾經是，將來也將一定是他自己所體驗到的那樣。不幸的是，就是他自己的廣義相對論——最初所用的最簡單的形式——展現出完全另外一種圖像。廣義相對論顯示時空可以——也的確——發生改變。為了給宇宙不變留出可能，他發現自己能夠通過增加一個附加項來修改自己的方程式，那是他的方程式中唯一允許的附加項。在那個時候，這是一個大膽的修改：愛因斯坦的方程式在當時意味著（現在也依然意味著）我們宇宙的局部能量絕對對應於它的局部幾何，因此一旦兩者中的一項能夠改變，另一個也將隨之改變。將某種新形式的能量加入到宇宙各處也就意味著改變了宇宙各處的形狀和動態。所謂能量，愛因斯坦指的是所有具有引力效應的東西，現在包括物質、光、反物質、暗物質和一切具有正常、恰當的引力吸引行為的其他所有東西。
但愛因斯坦所加入的附加項能夠具有兩種效應（吸引或排斥），具體表現出哪種效應則取決於它的值。在實體上，它與充滿了整個宇宙的能量相對應。他稱此為宇宙學常數。
有了它，宇宙能夠靜態存在，並行為合理，遵循了愛因斯坦的哲學觀。
放下心來的愛因斯坦終於能夠在晚上睡好覺了。
然而，大約十年之後，哈勃的研究將宇宙的膨脹變成了已被實驗證明了的事實。沒有所謂靜態宇宙。因此愛因斯坦放棄了他的宇宙學常數並稱它的被引入為自己最大的失誤。
大約又是一百年之後，現在看起來充滿諷刺的是，他從紙上擦去的，可能正是理論學家們孜孜以求的、解釋人類所發現的最大謎團所必需的工具：驅使宇宙膨脹加速的暗能量。宇宙學常數能帶給我們一個處於靜態的完全對立面之上的宇宙，這個宇宙正經歷著加速了的膨脹，如同觀測所證實的那樣。它能夠解決暗能量問題。剩下的唯一問題就是找到這種能量的來源。我們將在第七部分再來討論此事。
現在，我希望每個人都能犯愛因斯坦那種失誤。
不管最後暗能量是什麼東西，它的出現已經改變了我們對宇宙學的看法。在波爾馬特、施密特和裡斯的發現之前，我們的宇宙被認為有兩種可能的未來，具體是哪種取決於它的總體質量。如果含有的物質太多，它的膨脹注定要在某天逆轉，引力將佔據主導，就像在每兩個現在正分開的物體之間掛有非常有力的彈簧。在這種情況下，整個宇宙將會收縮，所有一切都會以所謂「大擠壓」結束。它就像大爆炸，只是倒過來，就像你所經歷的旅程，是快進，而非回溯。
另一種可能性是沒有足夠的物質或能量防止一切彼此分離。波爾馬特、施密特和裡斯所引入的暗能量顯示出這或許是更有可能發生的未來。除非某天又有什麼出乎意料的事擊中了我們的望遠鏡，不然很有可能這個反引力作用場將確保宇宙的膨脹永無止境，帶來非常寒冷的宇宙未來。兩種方式（大擠壓和凍死）都淒慘無比，我同意。但你將在接下來及最後部分中看到，寒冷而死或許也遠遠不是結束。
現在，再說一次，還有一種可能就是愛因斯坦的理論在這麼大的尺度上不適用。如果是這樣，那麼我們就不能用他的方程式來推斷暗能量的存在。就像在一顆大恆星邊上使用牛頓的引力定律會帶來錯誤的軌道一樣，愛因斯坦的方程式也很可能在某個狀態下飄離現實。到今天為止，更有可能暗能量是真實的，甚至其中還牽涉到量子效應的可能性。對於那些想把非常微小與非常巨大聯繫在一起的人來說，這是一個非常令人興奮的前景。
不管怎樣，無論它們的本質到底是什麼，暗物質與暗能量都至關重要。牛頓的引力理論讓我們在太陽周圍找到了新的行星。愛因斯坦的引力理論帶我們找到了更大的謎團。這些謎團大到包含了我們打開大門進入極大尺度上的現實世界所需要的線索或鑰匙。
帶著這些發現帶給我們的謙遜感，現在是時候去看看為什麼廣義相對論不可能是適用於一切的理論，為什麼它預言了它自己的失敗。
順便告訴你一下，兩位美國物理學家拉塞爾·赫爾斯(Russel Hulse)與約瑟夫·泰勒(Joseph Taylor)在幾十年前第一次間接地探測到這種引力波。他們因此獲得了一九九三年的諾貝爾物理學獎。這種波或許某一天能讓我們超越最後臨界散射面，「看到」我們可見宇宙盡頭牆外的世界。因為它們不是光波，而是時空的波動，它們可以到處傳播，甚至能穿過最緻密和厚重的牆壁——一直到大爆炸。引力波望遠鏡正在建造之中，其目的也正是為了看穿臨界最後散射面。
總數之和並不是100%，因為在所獲取的數字中永遠有不確定的誤差存在。來源：WMAP。