未解之謎才是原動力
一個學科如果沒有一些未解之謎那都不能叫做一個學科，畢竟未解之謎才是學科前進的方向。在19世紀末，當時在學術圈有個大牛，江湖人稱開爾文勳爵。他曾經在一次報告會上提到了籠罩在物理學上空的兩朵烏雲，一朵是以太，另外一朵是黑體輻射。
這位名震江湖的學者一點都沒有看錯，這兩個“未解之謎”直接在20世紀初擊垮了整個經典物理學，“以太”直接催生了相對論，而“黑體輻射”催生了量子力學。他們拓寬了物理學的邊際，分別在小尺度上，和大尺度上打開了全新的世界。
天文學上空的兩朵“烏雲”
那如果你要問籠罩在如今物理學和天文學上空的烏雲到底是什麼？
其實答案也很簡單，也還是兩朵：暗物質和暗能量。那為什麼這麼說呢？
這是因為人類忙活了一個世紀，終於發現，自己能觀測到的東西只佔宇宙總量4%左右。
那為什麼會得到這樣一個結果呢？
這其實和天文學研究的三個問題有關，20世紀天文學家又將這三個問題的研究推進了一大步，但推進的同時，科學家猛然發現，當我們知道得越多時，我們就會發現自己知道得越少。
天文學的“哲學三問”
其實天文學的研究無外乎就三件事：我們是誰？我們從哪裡來？我們要到哪裡去？
打眼一看，你就會這不就是門衛老大爺的“哲學三問”嗎？
但事實就是如此，在天文學研究中，其實都是一個個模型。每個模型都是研究物件的“生，老，病，死”，也就是涉及到演化。比如，科學家會研究宇宙的“生，老，病，死”，也就是標準宇宙模型。
“我們是誰”其實探究的是人類到底位於宇宙的位置？
這個問題伴隨著整個人類文明的演化。最早有地心說，認為地球是宇宙的中心，後來有日心說。
到了近現代，科學家發現我們其實在一個叫做“銀河系”的星系中，而宇宙中有無數的星系，即使我們朝著天空最暗的區域看去，都有成千上萬個星系。後來，隨著我們進一步地研究，就發現宇宙中還存在著宇宙大爆炸留下的餘熱，它在宇宙中以電磁波的形式傳播，成為了宇宙的背景輻射，因此我們將其稱為宇宙微波背景輻射。對於宇宙微波背景輻射可以讓科學家更加深刻地瞭解我們在宇宙中的位置。
“我們從哪裡來？”和“我們要到哪裡去？”和指的是研究宇宙的起源以及宇宙的演化，這裡的演化其實就包括宇宙的未來。
在20世紀，從1915年廣義相對論的提出作為起點，科學家一直在逐漸完善大爆炸理論，這個理論讓我們知道，如今的宇宙起源於138億年前的一場大爆炸。
同時，科學家也在完善138億年來，宇宙到底發生了什麼？
但是我們要知道的是，天文學的研究大多數都是基於光學原理的研究。這是什麼意思呢？
在宇宙中存在著四種作用，引力、電磁相互作用、強相互作用、弱相互作用。其中強相互作用、弱相互作用主要是在原子核層面的作用。引力則是物質之間彼此吸引的力。
也就是說，在日常生活中，除了引力，我們所接觸到的所用的“力”都是電磁力。我們看到東西，還有支援，彈力本質上都是電磁力。所以，科學家在觀測宇宙時，利用的也是電磁力。
但是利用電磁力觀測就會出現一個很大的問題，傳遞電磁力的是光子。也就是說，光子沒有達到的地方或者不和光子發生作用的，就是我們看不到的。
宇宙誕生的前38萬年，光子和其他粒子匯聚到一起，沒有辦法擺脫並且傳播出來。因此，我們實際上無法瞭解到宇宙前38萬年的歷史。這其實是潛在著天文學的另一朵烏雲。不過，好在我們知道了辦法，雖然光是受到限制的，但引力波是沒有這些限制的。也就是說，如果我們可以探測到宇宙大爆炸之初的引力波，我們也就可以瞭解到宇宙前38萬年的歷史。
不過，如今以人類的觀測裝置來看，人類只具備了觀測大型天體合併所產生的引力波，距離探測到原初引力波還有很長的路要走。
除了我們宇宙誕生的前38萬年不瞭解，實際上，人類對於宇宙的未來也不夠了解。按照目前的理論，主導宇宙未來演化的無非就是引力和斥力。而根據20世紀科學家們的發現，我們知道，提供引力的不僅僅有可見物質，實際上還有暗物質，而且暗物質才是真正的主力。而提供斥力的則是暗能量，它目前主導了宇宙，使得宇宙處於加速膨脹狀態。
而它們都不參與到電磁相互作用當中，因此，我們對於“暗物質”和“暗能量”知之甚少。而它們正是絕對未來宇宙走向的關鍵因素。因此，我們說天文學上空如今的兩朵烏雲是暗物質和暗能量。只要研究明白了暗物質和暗能量，人類才有可能瞭解到宇宙的終局。
人類的未來
以上我們說的其實是大尺度上的大事件，除了這些“終極問題”。天文學家也很關心很多和人類切身相關的科學研究。其中，在小尺度下，“我們到哪去”其實就指向的是尋找地球以外的人類家園。
所以，科學家一直都在試圖尋找外星文明，尋找類地行星，以及研究可宜居帶模型。這些研究無疑指向了“人類的未來”。而這些領域當中也有許多科學家困惑的問題。
所以，如今的天文學其實是充滿著各種“未解之謎”的，我們的征途是星辰大海，但星辰大海又太過廣闊，各種超乎我們理論的事件實在太多太多。而這些事件正是人類天文學前進的推動力。