在物理宇宙學(xué)中，暗能量是一種充溢空間的、增加宇宙膨脹速度的難以察覺的能量形式。暗能量假說是當(dāng)今對(duì)宇宙加速膨脹的觀測(cè)結(jié)果的解釋中最為流行的一種。暗能量傾向于增加宇宙膨脹速度。在最廣泛接受的暗能量模型中，它是一個(gè)“宇宙常數(shù)”：空間本身的固有屬性，它具有“負(fù)壓力”驅(qū)動(dòng)空間。隨著空間的擴(kuò)大，更多的空間被創(chuàng)造出來，隨之而來的是更多的暗能量。近幾年完成的關(guān)于超過20萬座星系的調(diào)查，似乎確定了暗能量的存在。但是，物理學(xué)者仍舊無法精確地描述與解釋暗能量的物理性質(zhì)。所以暗能量到底什么，成為物理世紀(jì)難題。

物理學(xué)未解之謎有哪些？想必不少人同Maigoo小編一樣，對(duì)這個(gè)問題十分耳熟。宇宙的終極命運(yùn)是物理宇宙學(xué)中一個(gè)主要的議題。幾乎可以肯定的是，地球終將會(huì)死亡，然而不確定的是，宇宙本身何時(shí)會(huì)死亡，以及如何死亡。我們唯一能確定的是，未來它將會(huì)發(fā)生。一些科學(xué)家認(rèn)為宇宙將會(huì)在“熱寂”中毀滅，而“熱寂”將會(huì)使不同物體間的熱量差異變?yōu)榱?。最終，整個(gè)宇宙將會(huì)在絕對(duì)零度以上的溫度(-459.67華氏度)中凍結(jié)。也有“大擠壓”理論，“大變動(dòng)”理論或者宇宙“大撕裂”，暗能量會(huì)膨脹，變得更大，把銀河撕成碎片？

在宇宙中，為什么偵測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，物質(zhì)比反物質(zhì)多很多？人們假設(shè)宇宙會(huì)對(duì)稱地對(duì)待物質(zhì)和反物質(zhì)，因此，在大爆炸應(yīng)該制造出等量的物質(zhì)和反物質(zhì)。如果發(fā)生這種情況，這兩種物質(zhì)就會(huì)完全湮滅。但是，宇宙的狀況并不是這樣。在大爆炸發(fā)生之后，一定有某些物理定律不平等地作用于物質(zhì)與反物質(zhì)，才會(huì)導(dǎo)致有多余的物質(zhì)沒有被湮滅。那么這些物理定律為何？在最初宇宙是否有某些作用力存在，但是后來隨著宇宙演化，這些作用力已消失無蹤？對(duì)此，沒有公認(rèn)的合理解釋。它也成為世界最難物理難題。

在電子、光子和其他基本粒子的奇異領(lǐng)域，量子力學(xué)是定律。根據(jù)量子理論，粒子的行為常常像波，用于描述粒子行為的“波函數(shù)”預(yù)測(cè)一個(gè)粒子可能的特性，諸如它的位置和速度，而非確定的特性。當(dāng)我們進(jìn)行測(cè)量時(shí)，波函數(shù)發(fā)生坍縮，原本的量子態(tài)概率性地確定為單一結(jié)果。這種坍縮機(jī)制解釋了為什么測(cè)量會(huì)影響結(jié)果，但為何和如何發(fā)生仍然是個(gè)謎。這一謎團(tuán)被稱為“測(cè)量問題”，它是量子力學(xué)中最根本的問題之一，亦是十大物理學(xué)難題之一。

這個(gè)問題也是物理學(xué)未解決的難題之一。物理學(xué)在微觀的層次幾乎完全是時(shí)間對(duì)稱的，但是在宏觀層次表明時(shí)間存在著明顯的方向性。而我們通常所說的時(shí)間之箭（即時(shí)間箭頭），就是用于描述這種不對(duì)稱的現(xiàn)象。由于這些物理規(guī)律是非時(shí)間對(duì)稱的，因而可在物理學(xué)上據(jù)此明確地指出時(shí)間的方向。而時(shí)間在前進(jìn)，是因?yàn)橛钪娴囊粋€(gè)屬性叫做“熵”，粗略地定義為無序程度，它只會(huì)增加，所以在它發(fā)生后，沒有辦法逆轉(zhuǎn)熵的上升。熵增加的事實(shí)是一個(gè)邏輯問題：粒子的無序排列比有序排列要多，因此隨著事物的變化，它們往往會(huì)陷入混亂。但這里潛在的問題是，為什么宇宙從一開始就如此有序？即為什么會(huì)有時(shí)間之箭？

如果一個(gè)物體被吸入黑洞會(huì)發(fā)生什么？根據(jù)目前的理論，如果你把一個(gè)探測(cè)器扔進(jìn)一個(gè)黑洞，你是無法取回任何信息的。這是因?yàn)楹诙吹囊κ侨绱酥畯?qiáng)，以至于它的逃逸速度比光速還快——而光是最快的東西。根據(jù)量子力學(xué)，信息是不會(huì)從宇宙中消失的。但是根據(jù)霍金的計(jì)算，黑洞輻射中并不包括任何黑洞內(nèi)部的信息。一旦黑洞蒸發(fā)殆盡，黑洞內(nèi)部的信息便會(huì)隨著黑洞的消失而消失，這與量子力學(xué)相矛盾。盡管科學(xué)家們進(jìn)行了大量的研究，但黑洞內(nèi)部的具體情況仍然是未知的，因?yàn)槟壳斑€沒有理論或技術(shù)能夠描述或觀測(cè)黑洞內(nèi)部的情況。

以前，人們普遍認(rèn)為質(zhì)子是非常穩(wěn)定，它永遠(yuǎn)不會(huì)分裂成更小的顆粒。然而，在上世紀(jì)70年代，物理學(xué)家認(rèn)識(shí)到，他們提出的“大一統(tǒng)理論”暗示：質(zhì)子必須是不穩(wěn)定的。只要有足夠的時(shí)間，在極其偶然的情況下，質(zhì)子是會(huì)分裂的。盡管實(shí)驗(yàn)人員多年來一直在地下實(shí)驗(yàn)室中尋找質(zhì)子分裂的證據(jù)，但至今仍未觀測(cè)到質(zhì)子的死亡率，這表明質(zhì)子的壽命極長，可能超過了10億億億年。因此，對(duì)于質(zhì)子的壽命有多長，還需要進(jìn)一步的研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

“大統(tǒng)一理論”指出：構(gòu)成我們常見物質(zhì)的粒子如質(zhì)子、電子，與傳遞作用力的粒子——玻色子，會(huì)存在一種稱作“超對(duì)稱”的關(guān)系。目前該對(duì)稱性尚未在自然界中被觀測(cè)到。物理學(xué)家認(rèn)為這種對(duì)稱性是自發(fā)破缺的。如果理論是正確的，宇宙就是超對(duì)稱的，那么就必須解釋我們現(xiàn)在為什么觀測(cè)不到這種對(duì)稱性。而超對(duì)稱性又是如何破滅的呢？這也成為了十大物理學(xué)未解之謎。

多元宇宙是一個(gè)理論上的無限個(gè)或有限個(gè)可能的宇宙的集合，包括了一切存在和可能存在的事物：所有的空間、時(shí)間、物質(zhì)、能量以及描述它們的物理定律和物理常數(shù)。通俗來講，多重宇宙就是指宇宙間存在許多個(gè)不同的并行宇宙，這些宇宙和我們所生活的宇宙一樣真實(shí)存在，但卻獨(dú)立于彼此，每個(gè)宇宙都有自己獨(dú)特的物理規(guī)律和初始條件。值得maigoo小編一提的是，多重宇宙的概念早在20世紀(jì)50年代就被物理學(xué)家們提出，并在隨后的幾十年里不斷得到完善。盡管我們目前還沒有確鑿證據(jù)來證實(shí)多重宇宙的存在，但這一假設(shè)激發(fā)了科學(xué)家們的極大興趣，并已成為當(dāng)今物理學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一。

而提議的理論，M理論希望能藉由單一個(gè)理論來解釋所有物質(zhì)與能源的本質(zhì)與交互關(guān)系。但是對(duì)年來，M理論最大的弱點(diǎn)是它有5個(gè)不同的版本。到底哪一個(gè)描述了宇宙？在M理論前，所有的亞原子都被說成是由微小的超弦組成的。M理論組成亞原子的物質(zhì)增加了一種叫做“膜”的更為神秘的物質(zhì)，它就像生理學(xué)上的膜一樣，但最多有9個(gè)維數(shù)度?，F(xiàn)在的問題是，什么是更基本的物質(zhì)組成單位，是膜組成了弦還是剛好相反？或者另外存在著一些更基本的物質(zhì)單位，只是人們沒有想到罷了？最后，這兩種東西中是否有一種確實(shí)存在？這些問題都依舊值得深入和探討。