《疯狂的宇宙/宇宙系列/第一推动丛书》讲述了一个引人注目的宇宙学发现：受暗能量影响而导致空间自身膨胀，宇宙膨胀正在加速。本书同时解释了加速膨胀宇宙的思想如何成为现代宇宙学中的标准假设。本书还通过测量导致宇宙加速膨胀的暗能量，指出基础物理学理解中存在的漏洞。

青年天文教师连线，是一个由国内外优秀青年天文人组成的青年天文爱好者团队，立志于以更贴近读者的形式给年轻一代讲解有趣的天文学知识，助力中国天文科普发展，团队负责人为知乎天文学高赞大V刘博洋。团队已翻译《太空全书(第2版)》《地球与太空Ⅱ：太空传奇》《太阳全书》《月亮全书》等多本口碑图书佳作。

前言
第一章 大图景
第二章 宇宙变迁的代言人
第三章 另一种爆炸机制
第四章 爱因斯坦的常数
第五章 宇宙膨胀
第六章 现在几点？
第七章 新泽西的夏日
第八章 学习游泳
第九章 初识超新星
第十章 搞定超新星
第十一章 案发现场？
注记
致谢
索引

前言
自1970年起，我成为观
测超新星这一恒星爆炸现
象的天文学家中的一员。
我希望能了解它们是什么
、以什么机制产生，以及
它们如何影响宇宙的化学
组成。一点意外的奖赏是
，这些研究创造了把超新
星变成最好的宇宙标尺的
方法，让我们得以测量宇
宙中的距离。其中一种超
新星来自于太阳这样的恒
星死亡后留下的致密遗骸
的热核爆炸。这些Ia型超
新星（SN Ia）成为了有用
的标准烛光，它们的距离
可以从其视亮度中精确的
测定出来。就像水手依靠
灯塔在大海上判断距离，
我们也可以用Ia型超新星
来测量星系的距离——星
系便是宇宙中那些由恒星
组成的巨大“风车”和庞大“
飞艇”【指旋涡星系和椭圆
星系。——译注】，也就
是超新星发生爆炸的地方
。特别有趣的是，测量超
新星的距离引出了关于宇
宙组成的一幅全新梦幻图
景，在这幅图景中，由空
间本身的性质所产生的暗
能量主宰了宇宙。
从1912年开始，天文学
家就在测量星系的运动了
。几乎每一个星系都在离
我们的银河系而远去，这
种现象被称作红移。1929
年，埃德温·哈勃将到星系
的距离和它们的红移联系
在了一起，指出遥远星系
的退行速度比我们的近邻
星系更快。这意味着我们
住在一个膨胀中的宇宙里
。
宇宙膨胀的消息让阿尔
伯特·爱因斯坦感到震惊。
在此前的1917年，当他咨
询天文学家时他们告诉他
，宇宙是静态的。他新提
出的广义相对论预言的宇
宙要么是膨胀的，要么是
收缩的。但是理论不能违
背事实，即使是错误的事
实。爱因斯坦无奈的添加
了一个数学常数来修正这
个问题——他假设宇宙有
一种趋于膨胀的本性，能
够平衡引力将物质拉到一
起的趋势，而这就是我们
现今所谓暗能量的东西。
爱因斯坦的“宇宙学常数”项
的引入，是为了让宇宙保
持静态，就像一个娴熟的
自行车手在起跑线上原地
保持平衡一样。所以当十
年之后爱因斯坦得知哈勃
最新的天文观测表明宇宙
不是静态的，他立即抛弃
了宇宙学常数：“这在理论
上是不能令人满意的”。宇
宙学常数从严肃的宇宙学
讨论中被遗弃了，谁需要
这种东西？
1990年，当天文学家正
逐渐搞明白宇宙的组成时
，我们遇到了一个问题、
一个谜团和一个难以克服
的困难。这个问题是，宇
宙中大部分能产生引力的
物质是不可见的；这个谜
团是，这些物质没有预期
的多；难以克服的困难则
是要让暗物质足够多的话
，宇宙的年龄就会比一些
天体还要年轻。不可见并
不是多么糟糕的事——我
们可以 通过探测不可见
物质的可观测效应来探测
它们，即使它们并不发光
——就像水手可以通过知
道水面上的涟漪来预判一
阵风的到来。可见物质掉
入了冷暗物质组成的宇宙
蛛网，但宇宙中的物质只
占我们所偏好的理论对最
干净利落的宇宙图景的估
计值的三分之一。更糟的
是宇宙时标的困难。我们
星系中最老的恒星的年龄
大约为120亿年。如果宇宙
全都是能产生引力的物质
组成的，宇宙膨胀应该随
时间越来越慢，根据宇宙
膨胀算出来的宇宙年龄应
该是大约100亿年。在100
亿年的宇宙中找到120亿年
的恒星并不会让人相信这
是物理世界的真实历史。
那这幅图景出了什么错误
？这些美好图景上的轻微
裂纹，是否预示着大爆炸
理论有严重的问题，或者
我们漏掉了什么东西？
在过去几年，一些科学
家团队开始使用新仪器、
新望远镜，包括哈勃望远
镜，来寻找遥远的超新星
。这让我们能够测量宇宙
膨胀的历史。我们期待测
得宇宙膨胀自大爆炸以来
是如何减速的。我曾经被
囊括进一支这样的团队，
一群欢乐的、无法无天的
哥们（和一些姐们）组成
的“高红移超新星搜寻小组”
（high-z supernova search
team）。字母z是天文学家
对红移的简写，这个名字
的意思是我们要寻找很高
红移、很远距离上那些爆
炸的恒星。
1997年，这项工作还在
进行中时，我被邀请到普
林斯顿做一系列讲座，这
些讲座的内容构成了本书
的基础。不过当我回顾过
去的讲义，我发现我们在
1997这一年中几乎没有什
么结果可以报告：尽管我
们知道问题就在那，而且
预见到了如何得到答案，
解决这些天文难题的惊人
答案却是在那之后很短时
间冒出来的。我当时讲了
很多关于超新星如何爆炸
、如何产生新的化学元素
，但并没有怎么讲超新星
如何用来测量宇宙的膨胀
历史。现在初步结果出来
了，我们有了全新的惊人
结论，一举解决了十年前
那些问题、谜团和困难。
遥远超新星的观测显示
，我们并非居住在爱因斯
坦以为的静态宇宙中，宇
宙也不只是哈勃所说的在
膨胀，而是在加速膨胀！
我们把这一随时间加速的
膨胀归功于一个能产生向
外压力的暗能量。在其最
简单的形式下，这可以是
爱因斯坦的宇宙学常数，
那个曾经在60年的时间中
被视作理论毒草的东西。
暗能量补全了理论家们想
要求索的宇宙质量-能量组
分，消除了天体年龄和宇
宙当前膨胀速率之间的矛
盾，再补之以大爆炸本身
留下的漫长余晖的最新测
量，构成关于宇宙组成的
一幅完美、惊人的

美国出版商协会年度最佳物理和天文领域专业/学术书籍获奖之作。
我们居住在一个疯狂的宇宙中，这个宇宙有着惊人数量的必要成分：我们所测量的真实宇宙并不是我们能够想象的最简单的那样。
一个对过去十年间最大的科学故事之一的令人愉快的诙谐描述：爆炸的超新星如何展示了宇宙膨胀是加速的。
对暗能量的测量指向了我们对基础物理学的理解的一个漏洞。1917年，爱因斯坦提出“宇宙学常数”来解释静态宇宙。当观测证明宇宙正在膨胀时，他就将这种早期形式的暗能量抛弃了。但是本书中以第一人称视角描述的近期观测显示，宇宙学常数——或者一些类似的东西——主导了宇宙的质量和能量安排，并且决定了它的命运和形状。

“一本赏心悦目而平易近
人的书……餐后读物风格的
妙语和新手物理学的比喻
，基尔什纳对两者的独特
结合，给了读者非常愉快
的阅读体验。”
——理查德·埃利斯，《
物理世界》
“天文学同行们——以
及一代代哈佛本科生——
长久地感谢基尔什纳，他
是一个拥有超常口才的健
谈者，所以很难想象有谁
比他更适合向我们讲述这
些新发现的内部故事。他
没有令我们失望。在很大
程度上，他讲述了一个关
于科技进步如何使得天文
学家能够看向更远的距离
，因而看向更远的过去的
故事。”
——劳伦斯·马歇尔，《
发现杂志》
“《疯狂的宇宙》不是市
场上能买到的唯一一本关
于暗能量和宇宙加速膨胀
的书籍。但是，它提供了
独特的幕后花絮感，关于
这些逐渐接近发现的令人
陶醉的日子。我发现当我
接近基尔什纳和他的同事
们发现他们正在近距离注
视着宇宙学常数真面目的
决定性时刻之时，我更加
难以放下这本书。”
——约书亚·罗斯，《天
空与望远镜》
“《疯狂的宇宙》极其
令人满足……它太棒了……
一个对过去十年间*的科学
故事之一的令人愉快的诙
谐描述：爆炸的超新星如
何展示了宇宙膨胀是加速
的……一定要买这本赏心悦
目的书。”
——米歇尔·罗恩-罗宾
逊，《新科学家》

第1章 大图景
最初，理解这个字宙的想法看起来十分荒谬而自大，或者说，这在任何情形下都是遥不可及的，因为这个宇宙并不是以人类的时间和空间尺度为基准形成的。然而，我们现在已经有了一个关于宇宙的历史与演化的物理图景。我们的大脑是如此的简单，我们的生命是如此的短暂。我们的身材是如此的矮小，我们如何能够超越这些限制，来理解这个古老而又广袤的字宙呢？
我们是如此的短暂．以至于星辰看起来像是一种永恒的存在，但那只是因为我们仅仅是匆匆过客。如果你的生命只有100年，那只是宇宙百亿年龄中的很小一部分。你怎么能期待于看到字宙变更的洪流呢？拿你的寿命与字宙的年龄相比，就好像拿你能做到的最长的屏气时间与你的寿命相比一样。事实就是如此：一次呼吸之于你的寿命，就像你的寿命之于宇宙年龄。深呼吸!
宇宙的时间尺度会使我们对于历史不再敏感。整个有记录的人类历史仅仅有10，000年：以100年为一代的话，一共只有100代。当狗决定与人类一同在他洞穴中生活的时候，我们迎来了文明的第一缕微光，而巨大的字宙时间尺度则延伸到100万倍之远。在我们的一生中，我们没有任何机会看到宇宙面貌的改变，除了一些极其壮观的特例，比如当一些恒星在超新星爆炸中毁灭自己的时候，尽管我们知道。这种改变的过程一定在进行当中。通过研究超新星的物理性质、形成机制及其在天文学研究上的用途，我们可以追溯宇宙的膨胀历史，直到遥远的过去。
我们又是如此的渺小。地球的尺寸是一个人的1000万倍，我们渺小到看不到它的弧度。我们日常印象中的平坦地球是错误的，因为地球不是以我们的尺度为基准形成的，更别说其他更大的天体了。通常，我们温顺地接受三年级老师所讲的哥伦布环球航行的故事，以此来学习我们的行星的真实形状。更好的方式其实是送人们离开地球的表面来看一眼。字航员代替我们进行了这个旅行，并且带回了可以展示地球的真实几何形状的照片。球状行星的图像可以打破我们的日常印象，并且将一个球状的地球引入我们的直觉，尽管在此之前我们已经知道这些图像会是什么样的。
后退几步来得到全景的方法对于研究更大尺度的天文目标的效果不佳。就像一片在干酪中滋滋作响的意大利烤香肠很难看到整个比萨．我们也很难看到太阳所处星系的扁平状星系盘。我们看不到银河系形状的全貌，我们无法后退。
我们的宇宙中包含了银河系和1000亿个相似的系统，对于我们来说，想象宇宙的形状甚至更加困难：我们不可能跳出宇宙来看全景。
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