左边：巨大的星系团之所以能够束缚在一起是因为暗物质提供了额外的引力。在星系团中的暗物质粒子的运动比较随机。右边：单独星系也需要额外的力才能维持，否则星系早就分崩离析。但是普通的暗物质模型无法完美地解释这个力。一个稠密的星系晕中的暗物质可以被凝聚成超流体。而这个超流体可以提供额外的力。| 图片来源：Lucy Reading-Ikkanda

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基于过去几十年天文观测带来的惊喜，我们完全有理由期待未来会发现更多令人意想不到的天体。例如，天文学家还没有在宇宙早期形成的第三星族星，它们几乎完全由氢气和氦气构成。又比如Katherine Freese提出来的“暗星”，或者由夸克组成的“夸克星”，或以暗物质湮灭做为能量来源的天体（而不是核反应）。未来，天体物理学充满了无限的可能性。

额外维度、多重宇宙、时间旅行等等听起来像是从科幻小说出才会出现的概念，事实上一直是前沿理论研究的对象。有些人认为我们永远也无法在实验室中检验这些理论，乐观主义者则认为，只要有足够的时间和资源，，我们将最终得到令人满意的答案。

还有一个深刻的问题是，时空的起源是什么？有一些理论推测，或许我们可以从一些更基本的框架中推导出时空。或许时空是从一些更深层次的量子现象中产生的，那么时空的量子本质是什么？全息原理、Amplituhedron、量子泡沫都尝试回答这个问题，但至今还没有出现过令人信服的结果。

宇宙中还有哪些新的天体等待被发现？

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亨利·庞加莱曾经说过：“三维语言看起来比四维更加适合用来描述我们的世界。” 在1917年时，物理学家保罗·埃伦费斯特（Paul Ehrenfest）也曾写过一篇富有启发性的论文[5]。在文章中他枚举了许多证据证明三维是描述我们这个世界最完美的维度。如果再加上时间维度，就是我们熟悉的四维时空。但是时空真的只有四维吗？如果是，为什么恰好是四维的？一个真正令人满意的理论应该能够提供一个合理的（非人择的）解释。另外，我们也想要解释为什么时间只有一个坐标？

III. 大问题篇

宇宙中遍布中许多不同类型的奇异物体。在我们熟悉的普通恒星内部，辐射压和引力的完美对抗，防止它进一步坍缩。而在白矮星中所发生的事情则更有意思，它是由电子的“简并压”所支撑着。类似地，恒星死亡后另一个结局——中子星，则是由中子简并压支撑。1967年，Jocelyn Bell Burnell发现了快速旋转的中子星——脉冲星。此外，宇宙中也有许多恒星级黑洞，天文学家通过黑洞周围的吸积盘辐射出的X-射线对它们进行观测。而超大质量黑洞被认为普遍存在于大型星系的中心。宇宙中也充满了不同的粒子和辐射，它们都有着不同的起源。

时空之谜