让物理学家夜不能寐的7个问题
20个最难回答的科学问题
20个最难回答的科学问题英媒解读最难回答20大科学问题：银河存知己？2013年09月30日22:13 科技日报从宇宙的奥秘到人为什么会做梦，人类至今依然有许多难题没有得到解答。
而近日英国《卫报》进行了一些有益的尝试——他们试图解答位列前排的那几十大科学问题。
这些谜题既可以说是科学巨轮前进方向上的灯塔，却也未尝不是所有“航海者”——科学家们的终极“噩梦”。
这就是当今人们最该知道却最难于回答的20个科学问题。
问题一：宇宙由何组成？尽管天文学作为一门科学，已经有了几百年的历史，但是天文学家们至今依然无法解决一个尴尬问题——那就是回答宇宙的95%是由什么组成的。
我们周围由原子构成的、可见的世界，其物质总量仅仅占到宇宙的5%。
经过以往80年的研究，人们终于确定是两种隐形的存在——暗物质和暗能量组成了那些剩余。
暗物质首先于1933年被发现，它就像一种无形的胶水，将星系、星云粘合为一体。
暗能量则直到1998年才为人所知，它是宇宙加速膨胀的推手。
天文学家确信，他们已经越来越接近揭开这些神秘存在的真实身份的那一天。
问题二：生命打哪儿来？40亿年前，地球混沌一片的原始环境中，生命最初级的形态开始涌动。
若干最基本的化学元素相互聚集，并开始了生化反应，最终产生了第一批可以自我复制的分子。
而人类正是这些分子演进后的造物。
不过这里有一个问题，彼时那些基本化学元素是如何自发排列出生命的形式？人类如何以及从何获取了DNA？世界上第一个细胞是什么样子？这个问题即便在化学家斯坦利·米勒“原生汤”理论提出一百多年后，依然众说纷纭。
有人坚持认为生命来自火山边上的热水池，有人则更相信是陨石带来了生命。
问题三：银河存知己？问题的答案或许为“否”。
一直以来，天文学家在宇宙中搜索地球可能存在的同类。
尤其那些水以液态存在、可能产生生命的星球，如木卫二、火星甚至遥远的系外行星。
功能强大的射电望远镜始终监控着宇宙中的信息。
1977年，它们还接收了一个可能为外星人发出的信号。
物理学十大难题的研究进展
物理学十大难题的研究进展物理学是自然科学中最古老、最基础的学科，研究物质、能量、空间和时间的本质、性质、规律和相互关系，是人类认识宇宙、探索未知、创造文明不可或缺的重要学科。
在物理学的发展历程中，由于人类的认知能力和科技水平的不断提高，研究的难度也日益加大，很多关键问题仍然被我们所困扰。
本篇文章将带您了解物理学中的十大难题及其研究进展。
一、黑暗能量与黑暗物质黑暗能量与黑暗物质是当前宇宙学中最为重要的难题之一。
黑暗能量与黑暗物质在宇宙形成、星系形成、宇宙膨胀等方面具有至关重要的作用，然而我们对它们的了解却非常有限。
黑暗能量的存在被认为是推动宇宙加速膨胀的原因，占据了宇宙总能量的约70%；而黑暗物质则在引力作用下影响了宇宙结构的形成。
尽管科学家们利用各种手段进行了搜寻，但它们的本质仍然不为人知，这是当前物理学中最为棘手的问题之一。
二、量子引力量子引力理论是继相对论和量子力学之后，人类对自然的第三种描述。
它试图将引力作用与量子力学相结合，从而探索微观世界的基础原理及其相互作用，以及研究黑洞、宇宙起源等宏观现象背后的微观机制。
然而，至今为止，量子引力理论仍然没有得到确定的解答，这是物理学中最为深奥、最具挑战性的问题之一。
三、超导材料超导材料是一种特殊的物质，可以在极低温度下表现出特异的电性质，如零电阻、磁场排斥、电流不损耗等。
虽然个别超导材料的临界温度已经达到了临界温度，但目前仍然存在很多挑战性问题，如为何某些材料可以实现高温超导、如何有效地制备高品质的超导材料、如何解决超导失效等。
超导材料的深入研究不仅可以为量子计算、全息图像等科技提供支撑，也对未来的储能技术等方面具有极大的意义。
四、宇宙暴涨宇宙暴涨理论是当代宇宙学中最为流行的理论之一，它认为宇宙在它形成之初经历了一次短暂而极端的膨胀，这导致宇宙变得异常平坦和均匀，并且形成了宇宙射线背景辐射。
然而，对于暴涨的机制、过程、持续时间等，仍然存在很多疑问和争议。
物理趣味问答
物理趣味问答一、光速问题问题：光在真空中的速度是多少？回答：光在真空中的速度被称为光速，它的数值约为每秒299,792,458米。
这是一个非常快的速度，它意味着光在一秒钟内可以绕地球走7.5圈。
二、引力问题问题：为什么物体会落地？回答：物体落地是由于地球的引力作用。
地球对物体施加向下的引力，使得物体受到加速度而向下运动。
根据牛顿的万有引力定律，地球和物体之间的引力与它们的质量有关，质量越大，引力越大，物体下落的速度也会增加。
三、电流问题问题：电流的方向是如何确定的？回答：电流的方向是由正电荷的流动方向决定的。
按照传统的约定，正电荷的流动方向被定义为电流的正方向。
在金属中，电流是由电子的流动引起的，所以电子的运动方向与电流的方向是相反的。
四、热传导问题问题：为什么金属比木材更容易传导热量？回答：金属比木材更容易传导热量是因为金属中的自由电子可以自由运动，而木材中的电子则受到束缚，运动较为受限。
当物体受热时，热量会使金属中的自由电子加速运动，从而迅速传递热量。
相反，木材中的束缚电子运动较慢，热量传递较慢。
五、声音问题问题：为什么在空气中听不到声音传播？回答：在空气中，声音是通过分子之间的碰撞传播的。
当声音传播时，空气中的分子会被声波的振动推动，从而传递声音。
然而，由于空气中的分子之间的距离较大，碰撞的效率较低，导致声音的传播距离有限。
因此，在远离声源的地方，我们听不到声音。
六、能量问题问题：能量可以被创造吗？回答：根据能量守恒定律，能量不能被创造或毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
能量的总量在一个封闭系统中保持不变。
例如，当我们燃烧木材时，化学能转化为热能和光能；当我们使用太阳能电池板时，太阳能转化为电能。
但总能量的和保持不变。
七、引力问题问题：为什么月球围绕地球运动而不会掉落？回答：月球围绕地球运动是由于地球对月球的引力作用。
引力提供了向心力，使得月球沿着圆形轨道绕地球运动。
这种向心力与月球的质量和距离有关，质量越大，距离越近，向心力越大，月球运动的速度就越快。
有趣的睡不着觉的物理
有趣的睡不着觉的物理
现代物理学提供了很多有趣的话题可以让人睡不着觉，以下是一些例子：
1.相对论：相对论是爱因斯坦最著名的理论之一。
它描述了时间和空间的相互关系以及物体在高速运动时的行为。
它会让你重新审视关于时间和空间的常识，并产生一些非常深刻的问题，如“如果我坐在飞驰着的火车上，并点燃了一支蜡烛，蜡烛的光线会怎样表现？”
2.量子力学：量子力学是描述微观世界的理论。
它是一个相当奇怪的领域，它会让你对现实产生疑惑。
例如，我们可能会发现，当我们观察一个粒子时，我们实际上改变了它的行为，或者即使在完全相同的实验条件下，我们也无法准确地预测粒子的行为。
3.宇宙学：宇宙学是研究宇宙的起源、演化和结构的学科。
它会让你思考关于宇宙的奥秘，例如，它何时开始？它将如何结束？它是如何形成的？有许多未解决的问题等待着科学家们去解答。
4.黑洞：黑洞是由极度密集而强大的引力形成的天体。
我们无法亲眼看到黑洞，但是我们可以通过其他方法来推测它们的存在。
黑洞会让你思考引力的性质，并产生一些有趣的问题，例如“一个人会不会被黑洞吸进去当作黑洞食物？”等等。
这些是物理学的一些有趣和富有挑战性的话题，可以让你度过一个充实而有趣的夜晚。
物理学最前沿八大难题资料
物理学最前沿八大难题物理学最前沿八大难题当今科学研究中三个突出的基本问题是：宇宙构成、物质结构及生命的本质和维持，所对应的现代新技术革命的八大学科分别是：能源、信息、材料、微光、微电子技术、海洋科学、空间技术和计算机技术等。
物理学在这些问题的解决和学科中占有首要的地位。
我们可以从物理学最前沿的八大难题来了解最新的物理学动态。
难题一：什么是暗能量宇宙学最近的两个发现证实，普通物质和暗物质远不足以解释宇宙的结构。
还有第三种成分，它不是物质而是某种形式的暗能量。
这种神秘成分存在的一个证据，来源于对宇宙构造的测量。
爱因斯坦认为，所有物质都会改变它周围时空的形状。
因此，宇宙的总体形状由其中的总质量和能量决定。
最近科学家对大爆炸剩余能量的研究显示，宇宙有着最为简单的形状——是扁平的。
这又反过来揭示了宇宙的总质量密度。
但天文学家在将所有暗物质和普通物质的可能来源加起来之后发现，宇宙的质量密度仍少了2／3之多！难题二：什么是暗物质我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4％，远远少于宇宙的总物质的含量。
这得到了各种测算方法的证实，并且也证实宇宙的大部分是不可见的。
最有可能的暗物质成分是中微子或其他两种粒子： neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据说是没有较为有效的测量方法。
又这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光，但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来。
如果找到它们的话，很可能让我们真正的认识宇宙的各种情况。
难题三：中微子有质量不久前，物理学家还认为中微子没有质量，但最近的进展表明，这些粒子可能也有些许质量。
任何这方面的证据也可以作为理论依据，找出4种自然力量中的3种——电磁、强力和弱力——的共性。
即使很小的重量也可以叠加，因为大爆炸留下了大量的中微子，最新实验还证明它具有超过光速的性质。
难题四：从铁到铀的重元素如何形成暗物质和可能的暗能量都生成于宇宙初始时期——氢、锂等轻元素形成的时候。
物理学最前沿八大难题
物理学最前沿八大难题当今科学研究中三个突出的基本问题是：宇宙构成、物质结构及生命的本质和维持，所对应的现代新技术革命的八大学科分别是：能源、信息、材料、微光、微电子技术、海洋科学、空间技术和计算机技术等。
物理学在这些问题的解决和学科中占有首要的地位。
我们可以从物理学最前沿的八大难题来了解最新的物理学动态。
难题一：什么是暗能量宇宙学最近的两个发现证实，普通物质和暗物质远不足以解释宇宙的结构。
还有第三种成分，它不是物质而是某种形式的暗能量。
这种神秘成分存在的一个证据，来源于对宇宙构造的测量。
爱因斯坦认为，所有物质都会改变它周围时空的形状。
因此，宇宙的总体形状由其中的总质量和能量决定。
最近科学家对大爆炸剩余能量的研究显示，宇宙有着最为简单的形状——是扁平的。
这又反过来揭示了宇宙的总质量密度。
但天文学家在将所有暗物质和普通物质的可能来源加起来之后发现，宇宙的质量密度仍少了2／3之多！难题二：什么是暗物质我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4％，远远少于宇宙的总物质的含量。
这得到了各种测算方法的证实，并且也证实宇宙的大部分是不可见的。
最有可能的暗物质成分是中微子或其他两种粒子： neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据说是没有较为有效的测量方法。
又这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光，但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来。
如果找到它们的话，很可能让我们真正的认识宇宙的各种情况。
难题三：中微子有质量不久前，物理学家还认为中微子没有质量，但最近的进展表明，这些粒子可能也有些许质量。
任何这方面的证据也可以作为理论依据，找出4种自然力量中的3种——电磁、强力和弱力——的共性。
即使很小的重量也可以叠加，因为大爆炸留下了大量的中微子，最新实验还证明它具有超过光速的性质。
难题四：从铁到铀的重元素如何形成暗物质和可能的暗能量都生成于宇宙初始时期——氢、锂等轻元素形成的时候。
当今物理学界7个悬而未决的难题
1、什么是暗能量？紫外可见光谱的图像展示了遥远的宇宙，图上的星系正以超过光速的速度加速远离我们。
但是重力的作用是向内部拉的，为什么星系会远离我们？为了解释这一点，天体物理学家提出了一种无形的媒介，通过将时空分开来抵消重力，他们称之为暗能量。
在最被广泛接受的暗能量模型中，它是一个“宇宙常数”，是空间本身的固有属性，它有“负压力”将空间分开。
随着空间的膨胀，更多的空间被创造出来，并随之产生更多的暗能量。
根据观测到的膨胀率，科学家们知道，所有暗能量的总和必须占宇宙总含量的70%以上。
但是没有人知道如何去寻找它，因为暗能量并不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测2、什么是暗物质？据研究，宇宙中大约84%的物质不能吸收也不能发出光线，这种物质被称为“暗物质”，它们既不能直接被看到，也不能被间接的方法检测到。
与暗能量相似，暗物质的存在和性质是根据它对可见物质、辐射和宇宙结构的引力作用来推断出来的。
这种神秘的物质被认为弥漫在星系的外围，可能由“弱相互作用的大粒子（WIMP）”组成。
在世界范围内，有几个探测器在寻找暗物质，但到目前为止还没有发现。
3、为什么会有时间轴？为什么时间会一直持续向前推移？因为宇宙的一个属性叫做“熵”，大致定义为无序程度，只会增加，所以在发生熵变之后，就没有办法逆转熵的上升。
熵增加的事实是一个逻辑问题：粒子的无序排列比有序的排列要多，所以当事物发生变化时，它们往往会陷入混乱。
以此推测，宇宙之初物质应该是高度有序的，之后越来越混乱。
但这里的基本问题是，为什么过去的熵如此之低？换一种方式，为什么宇宙一开始，有大量的能量被挤在一个小空间里的时候就如此有序？4、平行宇宙存在吗？天体物理数据表明，时空可能是“平的”，而不是弯曲的，而且它会永远持续下去。
如果是这样的话，那么我们所能看到的区域（我们认为是“宇宙”）只是一个无限大的被拼接的多元宇宙中的一个“补丁”。
与此同时，量子力学认为，在每个补丁中只能容纳有限数量的粒子（10^10^122个不同的可能性）。
十大思想难题
思想实验，哲学家或科学家们常常用它来论证一些容易让人感到迷惑的理念或假说，主要用于哲学或理论物理学等较为抽象的学科，因为这类实验往往难以在现实世界中开展。
这些实验看似简单，其间却蕴含着很多“剪不断、理还乱”的哲理。
它们就像是一顿丰盛的精神盛宴，等待餐客前来饕餮。
然而，这类盛宴往往菜式复杂，并非人人都能“饱餐一顿”。
因此，我们列出世界上最有名的十大思想实验，并在哲学、科学或伦理方面对这些实验进行了阐释：10. 电车难题（The Trolley Problem）“电车难题”是十分有名的伦理学思想实验，其内容如下：一个疯子将5名无辜的人绑在一条手推车轨道上，而一辆失控的电车正向他们冲去。
幸运的是，你可以拉动操纵杆将电车转至另一轨道。
然而，该名疯子在那条轨道上也绑了一个人。
此时此刻，这根操纵杆，你拉，还是不拉？深度解析：这道“电车难题”由哲学家菲利帕·富特（Philippa Foot）提出，目的在于批判伦理学的主要理论，特别是其中的功利主义（utilitarianism）。
此类理论认为，“将大多数人的利益最大化”才是最道德的。
根据功利主义哲学，牺牲1个人可以挽救5个人，则毫无疑问应该拉动操纵杆。
但这样做的问题在于，拉了操纵杆，你就成为杀死“1个人”的同谋，那么很明显你做了一件不道德的事，因为你对此人之死负有部分责任。
同时，还有人认为，但凡遇到这种情况，你就必须有所作为，不作为同样会被视为不道德。
简而言之，不管你做不做、怎样做，都无法让自己在道德的世界里无懈可击，而这正是问题之关键。
很多哲学家都以“电车难题”来说明：在现实世界中，人们通常会让自己的道德标准不断妥协，因为真实而完满的道德，并不存在于这个世上。
9. 奶牛在田野（The Cow in the Field）在认识论领域（与知识有关的哲学领域），思想实验“奶牛在田野”非常有名，其内容如下：一位农夫担心自己珍爱的奶牛跑丢。
一名挤奶工来到农场，告诉农夫无需担心，他来的时候在附近田野里看到了奶牛。
20个最难回答的科学问题
20个最难回答的科学问题英媒解读最难回答20大科学问题：银河存知己？2013年09月30日22:13 科技日报从宇宙的奥秘到人为什么会做梦，人类至今依然有许多难题没有得到解答。
而近日英国《卫报》进行了一些有益的尝试——他们试图解答位列前排的那几十大科学问题。
这些谜题既可以说是科学巨轮前进方向上的灯塔，却也未尝不是所有“航海者”——科学家们的终极“噩梦”。
这就是当今人们最该知道却最难于回答的20个科学问题。
问题一：宇宙由何组成？尽管天文学作为一门科学，已经有了几百年的历史，但是天文学家们至今依然无法解决一个尴尬问题——那就是回答宇宙的95%是由什么组成的。
我们周围由原子构成的、可见的世界，其物质总量仅仅占到宇宙的5%。
经过以往80年的研究，人们终于确定是两种隐形的存在——暗物质和暗能量组成了那些剩余。
暗物质首先于1933年被发现，它就像一种无形的胶水，将星系、星云粘合为一体。
暗能量则直到1998年才为人所知，它是宇宙加速膨胀的推手。
天文学家确信，他们已经越来越接近揭开这些神秘存在的真实身份的那一天。
问题二：生命打哪儿来？40亿年前，地球混沌一片的原始环境中，生命最初级的形态开始涌动。
若干最基本的化学元素相互聚集，并开始了生化反应，最终产生了第一批可以自我复制的分子。
而人类正是这些分子演进后的造物。
不过这里有一个问题，彼时那些基本化学元素是如何自发排列出生命的形式？人类如何以及从何获取了DNA？世界上第一个细胞是什么样子？这个问题即便在化学家斯坦利·米勒“原生汤”理论提出一百多年后，依然众说纷纭。
有人坚持认为生命来自火山边上的热水池，有人则更相信是陨石带来了生命。
问题三：银河存知己？问题的答案或许为“否”。
一直以来，天文学家在宇宙中搜索地球可能存在的同类。
尤其那些水以液态存在、可能产生生命的星球，如木卫二、火星甚至遥远的系外行星。
功能强大的射电望远镜始终监控着宇宙中的信息。
1977年，它们还接收了一个可能为外星人发出的信号。
回答人类最不可思议的12个物理问题
回答人类最不可思议的12个物理问题回答人类最不可思议的12个物理问题作者:张祥前1，场的本质是什么？宇宙中任何一个物质点相对于我们观测者静止的时候，周围空间都以柱状螺旋式在绕这个物质点运动，在空间这个柱状螺旋式旋转运动中，旋转的中心是一个点，在我们观测者看来，可以叫重力场，旋转的中心是一条直线，我们可以叫电场，旋转的中心是一个圆（或者曲线）我们可以叫磁场。
2，宇宙中物体为什么要运动？在物理学中我们描述的运动状态，如果没有我们人去描述，其实就是几何中的垂直状态，任何一个处于垂直状态中的质点其位置相对于我们观测者一定要运动，并且不断变化的运动方向和走过的轨迹又可以重新构成一个垂直状态。
这个可以叫垂直原理。
不断变化的运动方向一定是曲线运动，圆周运动最多可以作两条相互垂直的切线，而空间是三维的，其运动轨迹一定可以作三条相互垂直的切线，所以运动一定会在圆形的垂直方向上延伸，合理的看法是质点在空间中以柱状螺旋式运动。
3，宇宙由什么构成的？宇宙是由物质点和它周围空间构成的，不存在第三种与之并存的东西，一切物理现象都是物质点在它周围空间相对于我们观测者运动所形成的。
像我们眼前的一棵树、一条河是“物”，树的生长、河水的流动是“事”。
宇宙中，物质点和空间是“物”，其余的像时间、位移、质量、电荷、场、能量、速度----都是“事”，是“物”相对于我们观测者运动所表现出的一种性质。
4，时间的本质是什么？空间时刻以光速相对于我们观察者辐射式的向外运动，给我们观察者造成的感觉就是时间。
5，物体的质量的本质是什么？物体可以吃掉周围的空间，也可以向周围释放空间，由物体向四周释放的空间的密度，以及以逆时针绕这个物体运动的程度决定了这个物体质量的大小。
6，物体为什么带有正负电荷？物体可以吃掉周围的空间，令周围空间顺时针旋转，被吃掉的空间的密度以及旋转的程度反映了负电荷的电量。
物体可以向周围释放空间，令周围空间逆时针旋转，释放的空间的密度以及旋转的程度反映了正电荷的电量。
物理学最前沿八大难题
物理学最前沿八大难题当今科学研究中三个突出得基本问题就是:宇宙构成、物质结构及生命得本质与维持,所对应得现代新技术革命得八大学科分别就是:能源、信息、材料、微光、微电子技术、海洋科学、空间技术与计算机技术等。
物理学在这些问题得解决与学科中占有首要得地位。
我们可以从物理学最前沿得八大难题来了解最新得物理学动态。
难题一:什么就是暗能量宇宙学最近得两个发现证实,普通物质与暗物质远不足以解释宇宙得结构。
还有第三种成分,它不就是物质而就是某种形式得暗能量。
这种神秘成分存在得一个证据,来源于对宇宙构造得测量。
爱因斯坦认为,所有物质都会改变它周围时空得形状。
因此,宇宙得总体形状由其中得总质量与能量决定。
最近科学家对大爆炸剩余能量得研究显示,宇宙有着最为简单得形状——就是扁平得。
这又反过来揭示了宇宙得总质量密度。
但天文学家在将所有暗物质与普通物质得可能来源加起来之后发现,宇宙得质量密度仍少了2／3之多！难题二:什么就是暗物质我们能找到得普通物质仅占整个宇宙得4％,远远少于宇宙得总物质得含量。
这得到了各种测算方法得证实,并且也证实宇宙得大部分就是不可见得。
最有可能得暗物质成分就是中微子或其她两种粒子: neutralino与axions(轴子),但这仅就是物理学得理论推测,并未探测到,据说就是没有较为有效得测量方法。
又这三种粒子都不带电,因此无法吸收或反射光,但其性质稳定,所以能从创世大爆炸后得最初阶段幸存下来。
如果找到它们得话,很可能让我们真正得认识宇宙得各种情况。
难题三:中微子有质量不久前,物理学家还认为中微子没有质量,但最近得进展表明,这些粒子可能也有些许质量。
任何这方面得证据也可以作为理论依据,找出4种自然力量中得3种——电磁、强力与弱力——得共性。
即使很小得重量也可以叠加,因为大爆炸留下了大量得中微子,最新实验还证明它具有超过光速得性质。
难题四:从铁到铀得重元素如何形成暗物质与可能得暗能量都生成于宇宙初始时期——氢、锂等轻元素形成得时候。
目前无法解释的7个物理问题,每一个都困扰着科学家
目前无法解释的7个物理问题，每一个都困扰着科学家地球之所以能够诞生生命，主要是因为地球满足了生命诞生的基本条件，这使得生命能够在地球上生存，人类作为地球上最有智慧的生命，从诞生以后就开始不断地研究和探索世界的奥秘，现在人类已经能够走出地球探索宇宙，这说明人类科技发展的速度很快。
不过即便如此，在科学界依然存在很多人类无法解释的问题，下面我们就一起来看看这些物理问题。
第一个无法解释的物理问题——宇宙是如何诞生的？目前科学界认为，宇宙是由一次大爆炸引发的，在138亿年前，有一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点发生了爆炸，这个点爆炸之后，我们的宇宙快速的向四周膨胀，经过138亿年的时间，宇宙才膨胀成我们现在看到的样子，宇宙大爆炸理论并不是科学家凭空猜测出来的，科学家通过观测宇宙微波背景辐射，这是一种遍布整个宇宙的微波辐射，是大爆炸留下的余晖，当大爆炸发生之后，宇宙中充满了高温高压的等离子体，光子无法自由传播，随着时间的推移，宇宙逐渐膨胀和冷却，直到38万年之后，温度下降到了3000k左右，等离子体复合成中性原子，光子开始自由飞行，这些光子就是CMB的来源。
CMB对于测量宇宙年龄有很大的帮助，因为它可以反映出当时的物理条件，比如温度、密度、压强等。
通过对CMB的精细观测和分析，科学家们可以得到一些重要的宇宙学参数，比如哈勃常数、物质密度参数、暗能量密度参数等。
这些参数可以描述出宇宙的膨胀历史和成分组成，并且可以代入一些数学公式来计算出宇宙年龄。
目前，对CMB最精确的观测来自于欧洲航天局的普朗克卫星。
这颗卫星于2009年发射，并于2013年和2015年分别公布了两批观测数据。
根据普朗克卫星2015年的数据，科学家们给出了最新估计的宇宙年龄：137.87±0.02亿年。
这个结果与之前的观测结果基本一致，也与标准的大爆炸宇宙模型相符合。
虽然现在科学家普遍认为宇宙来自于大爆炸，但是大爆炸理论还存在一些漏洞。
难以回答的问题[七个科学家难以回答的问题]
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难以回答的问题[七个科学家难以回答的问题]随着科技的发展和人类社会的进步,人们对于许多事物的本质都有了更加深刻的了解和认识｡但对于有一些问题,科学家们目前却仍然无法进行回答和解释｡狗有幽默感吗随着科学家们对动物心智了解的越多,他们就越来越认同这么一种观念:动物的行为并非仅仅是本能反应,而是一种下意识反应,它们的思想实体使其具有感知喜怒哀乐甚至幽默的能力｡比如,研究人员已经发现,大象能够认出镜中的自己(很多小孩都不一定能做到这一点);猩猩(或者还有一些鸟类)能够学习一些入门级的英语以及制造某些复杂的工具｡可以想象,如果乌鸦能够用电线制成钩子,用来从罐子中钩取食物,那么用它们来进行痛苦的实验是不是太残忍了呢有些人认为这是一种很混乱的想法,因为动物要享受权力就必须尽义务,然而,他们似乎忽视了一个事实,即我们常常允许许多人享受着没有义务的权利｡例如,人类中,幼儿､老人和精神病人在法律上就享有免于刑事责任和其他制裁的权利,而动物就没有这种豁免权｡一分钟前的我与现在一样吗“我还是一分钟前的那个我吗”听上去这是一个多么奇怪的问题啊!然而这是整个科学界和哲学界中最为令人头疼的一个难题,即身份认同问题｡表面上看,答案显然应该是:当然,我当然是一分钟前的那个我｡不过,请再仔细地思考一下｡十分钟以前,你脑中的每个细胞所做的事情与现在的脑细胞所做的事情截然不同｡每隔几年,你的身体几乎都要完完全全更换一次｡假如即使可以重修当年被焚毁的英国最负盛名的帆船CuttySark,那么,在使用新木材和其它各种新零件建成后,它与150年前在海上航渡的CuttySark会是一模一样吗对此,纯化论者的回答是:“不是的｡”这样一来,你就再不是孩提时代的你了｡这个问题表明,我们对自身的考虑往往与事实上正在发生的状况相矛盾,这似乎暗示着:人们是否该为其数十年前所犯下的罪负责呢我们该如何认同一个人的身份,是根据DNA还是其它更为模糊的东西呢我们的身份认同在很大程度上还是一个很虚幻的东西｡如果河流在流过同一河道时是相同的,那么在时间的长河中,我们也还是以前的那个我｡然而,很显然,河流中的水､波纹和漩涡每一秒都在变化｡心灵感应是无稽之谈吗绝大多数科学家们都表示不相信异常现象,因为这些现象有违常理且无法通过实验来解释｡在很大程度上,我同意这种观点｡但是,我们能说水晶疗法(得用水晶能量使人体“生物磁场”回归“平衡和谐”状态)和心灵感应是无稽之谈吗“异常现象”应该包括宗教､“精神”力量､新时代的胡话､占星术､纸牌占卜和顺势疗法,科学家们有理由认为异常现象是一种哗众取宠的伪科学｡这些水晶治疗专家､治病术士､占星家甚至饮食大师总是披着神秘的外衣,滔滔不绝地说着胡话,到处逐名求利｡而科学家则恰恰相反,他们治学严谨理性,常常在著名学术刊物上发表最新研究发现｡然而,当水晶疗法和占星术被认定仅仅是一种娱乐而非科学时,心灵感应､针刺疗法和催眠术又将面临怎样的情形呢这还需要进行科学研究｡当然,心灵感应可能也将被证实是一种无稽之谈,谁知道呢不管结果如何,一定要去努力找出事实的真相｡时间到底是什么如果你想难倒一位物理学家,就问他:“时间到底是什么”因为,我们谁都无法知道答案｡有个笑话说,时间就是大自然阻止世间万物同时进行活动的法宝｡时间可以定义我们的生活,因为我们是靠时间来丈量生命的｡然而,在面对时间是什么这个问题上,我们与古人一样,一无所知｡当然,这并不是说我们不知道时间做了什么｡物理学家,如爱因斯坦,在有关时间的特性上就有着深刻的见解｡因此,我们可以给时间一个符号,然后把它放进不同的方程式中,就可以研究许多现象并做出结论｡然而,这也未能告诉我们时间到底是什么｡它是一条从过去流向未来的“河”吗如果是的话,是一条什么河呢是什么驱使它流动呢,它的流速又是依什么而定的呢如果时间是一条河,可以游到河的上游去并穿过这条河吗我们能完全阻止这条河流动吗科幻小说家称这是可能的,令我们称奇的是,物理学家也这么认为｡但是,在我们建造出一个时间机器之前,我们需要对时间这个难以捉摸且瞬间易逝的东西有所把握｡到最后,我们将揭开所有这些神秘之谜｡可是,要是那样的话,肯定又将出现更多神秘之谜｡或许,唯一值得安慰的是,在我们最终解开所有谜团的那一天,如果真有那么一天,一切将变得索然无味｡生命是如何起源的如果你想刁难一位生物学家,只要问他生命是如何起源的就行了｡早在150年前,达尔文就一直在思考,认为地球上一切生命产生于“原始汤”｡然而,直到今天,我们仍然在思考生命起源这个问题｡我们无从得知有关生命起源的种种知识,比如说,生命是如何开始,从哪开始,何时开始,以及生命自开始至消亡是仅此一次还是往复多次等等｡或许达尔文是对的,生命起源于我们星球上早期温暖的海洋中发生的复杂化学反应｡一些科学家们猜想,生命起源于地下,或者是火山喷发口附近｡又或许,生命源自宇宙,在其到达陨星或彗星时就已经具备了某种固定形态｡另一些科学家们则猜测,单个微生物是地球上所有生命的祖先｡大约在30多亿年前,当时的火星温暖而且湿润,而地球还只是一个干冷的沙漠,这些单个微生物随着火星岩石的爆炸碎片飞到了地球上｡照这种说法,我们都是火星人｡然而,迄今为止,所有的这些猜测都从未被证实过,因此也就无法令人信服｡生命的起源,很可能是宇宙间最为深奥的秘密｡肥胖症为何日益增多100年前,世界上几乎没有一例肥胖症,100年时间里,肥胖已成为人类病史上史无前例的危机｡如果按目前形势估计,我们将越来越超重｡肥胖症的原因很明显:进食太多,运动太少｡但情况还远不止这么简单｡首先,很少有人认识到,在西方大多数“肥胖”国家,如美国,人们消耗的热量比50年前的人们消耗的热量要少许多｡与1950年的人们相比,我们很少行走,取而代之的是大量的驾车生活｡肥胖症是从1980年开始盛行的,比起那时,我们所做的运动已经大大减少了｡许多科学家们相信,肥胖症的盛行背后一定藏着一个深奥的谜｡一些科学家曾经表示,肥胖症可能是某种病毒引起的,或者可以用遗传学来解释,而不仅仅是简单地解释为吸取热量和消耗热量｡人类能否长生不老我可以长生不老吗或者可以,或者不可以｡衰老特别是阻止衰老是科学家们最不愿意谈及的问题之一,因为这样会带来一系列诸如道德和伦理等等恼人的问题｡首先,我们事实上并不了解衰老究竟是怎么一回事｡在我们看来,当我们变老时身体也会自然而然地跟着衰老｡然而,事实并不是这样｡在我们生命的头20年中,我们的身体日益结实强壮,身体机能日渐高效,抗病能力日益增强｡可为什么在后面的日子中,一切都会变得截然相反呢根据衰老的进化理论,我们身体机能之所以开始衰退是因为在“野外”,我们预计在30-50岁时将会死于寒冷､饥饿,以及凶猛的老虎之口等等｡可如果我们活不了那么久,我们就根本用不着进化,以应付年老时的病痛｡但是,这并不能解释当我们衰老时,是怎样的变化改变了我们的基因“钟”,使我们的皮肤变干､头发变白､骨骼变脆｡我们只有在真正了解是什么导致了这种变化后,才有可能采取措施对抗衰老｡。
10个最匪夷所思的物理学问题
10个最匪夷所思的物理学问题10个最匪夷所思的物理学问题物理学家们挑选出10个最匪夷所思的物理学问题，解答这些问题足够让他们忙上100年．尽管没有任何悬赏，不过，对任何一个问题的解答差不多都能获得诺贝尔奖．1.表达物理世界特征的所有（可测量的）无量纲参数原则上是否都可以推算，或者是否存在一些仅仅取决于历史或量子力学偶发事件，因而也是无法推算的参数？爱因斯坦的表述更为清楚：上帝在创造宇宙时是否有选择？想象上帝坐在控制台前，准备引发宇宙大爆炸．“我该把光速定在多少”？“我该让这种名叫电子的小点带多少电荷”？“我该把普朗克常数--即决定量子大小的参数--的数值定在多大”？他是不是为了赶时间而胡乱抓来几个数字？抑或这些数值必须如此，因为其中深藏着某种逻辑？2.量子引力如何帮助解释宇宙起源？现代物理学的两大理论是标准模型和广义相对论．前者利用量子力学来描述亚原子粒子以及它们所服从的作用力，而后者是有关引力的理论．很久以来，物理学家希望合二为一，得到一种“万物至理”--即量子引力论，以便更深入地了解宇宙，包括宇宙是如何随着大爆炸自然地诞生的．实现这种融合的首要候选理论是超弦理论，或者叫M理论--这是其名称的最新“升级版”，M代表“魔法”（magic）、“神秘”（mystery）或“所有理论之母”（motherofalltheories）．sparticle，物理学家还需要解释这种对称性“破灭”的原因：随着宇宙冷却并凝结成现在的这种不对称状态，在其诞生之际所存在的数学上的完美被打破了．5.为什么宇宙表现为一个时间维数和三个空间维数？这只是因为还没有想到一个可以接受的答案，只是因为除了上下、左右、前后，人们无法想像在更多的方向上运动．这并不意味着宇宙原本就是这样的．实际上，根据超弦理论，肯定还存在着另外六个维数，每一维都呈卷曲状，十分微小，因而无法察觉．如果这一理论是正确的，那么为什么只有这三个维数是伸展开来的，留给我们这个相对幽闭恐怖的空间呢？6.为什么宇宙常数有它自身的数值？它是否为零，是否真正恒定？直到最近，宇宙学家仍然认为宇宙是以一个稳定的速度在膨胀．但最近的观察发现，宇宙可能膨胀得越来越快．人们用一个叫宇宙常数的数字来描述这种轻微的加速．这个常数是否如人们早期所认为的是零，或者是一个非常小的数值，物理学家现在还无法做出解释．根据一些基本计算，这个常数应该很大--是我们观测结果的大约10到122倍．换句话说，宇宙应该以跳跃般的速度在膨胀．而实际情况并非如此，肯定有什么机制在压制这种作用．如果宇宙真是超对称性的，那宇宙常数就该被完全抵消掉．但这种对称性--如果确实存在的话--看来已经破灭．如果这个常数随时间的变化而变化的话，那情况就更加复杂了．7.M理论的基本自由度（M理论的低能极限是11维的超引力，它包含5种相容的超弦理论）是多少？这一理论理否真实地描述了自然？多年来，超弦理论最大的弱点是它有5个不同的版本．到底哪一个--如果有的话--描述了宇宙？反对这一理论的人最近已经接受了被称为M理论的最主要的11维理论框架．但情况却因此变得更加复杂．在M理论前，所有的亚原子粒子都被说成是由微小的超弦组成的．M理论给组成亚原子的物质谱加了一种叫做“膜”（brane）的更为神秘的物质，它就像生理学上的膜一样，但最多有9个维数度．现在的问题是，什么是更基本的物质组成单位，是膜组成了弦还是刚好相反？或者另外存在着一些更基本的物质单位，只是人们没有想到罢了？最后，这两种东西中是否有一种确实存在，或者M理论仅仅是一种迷人的大脑游戏？8.黑洞信息悖论的解决方法是什么？根据量子理论，信息--无论它描述的是粒子运动的速度还是油墨颗粒组成文件的确切方式--是不会从宇宙中消失的．但物理学家基普•索恩、约翰•普雷希尔和斯蒡芬•霍金却提出了一个固定的假设：如果你把一本大不列颠百科全书扔进黑洞中去，将会发生什么事？宇宙中是否有其他同样的百科全书是无关紧要的．正如物理学中所定义的，信息并不等同于含义，信息仅指二进制的数字，或是一些其他的代码，它被用来精确地描述一个物体或一种方式．所以看起来那些特定的书本里的信息将被吞没，并永远地消失．但人们觉得这是不可能的．霍金博士和索恩博士相信那些信息确实消失了，而量子力学必须对此作出解释．普雷希尔博士推测信息其实并没有消失；它也许以某种形式显示于黑洞的表面，如同在一个宇宙中的银幕上．9.何种物理学能够解释基本粒子的重力与其典型质量之间的巨大差距？换言之，为什么重力比其他的作用力（如电磁力）要弱得多？一块磁铁能够吸起一个回形针，即使整个地球的引力在把它往下拉．根据最近的一种说法，重力实际上要大得多．它仅仅是看上去比较弱而已，因为大部分重力陷入了某一个额外的维数度之中．如果我们可以用高能粒子加速器俘获全部的重力，也许就有可能制造出微型黑洞．虽然这看上去会引起固体垃圾处理业的兴趣，但这些黑洞很可能刚一形成就消失了．10.我们能否定量地理解量子色动力学中的夸克和胶子约束以及质量差距的存在？量子色动力学（QCD）是描述强核子力的理论．这种力由胶子携带，它把夸克结合成质子和中子这样的粒子．根据量子色动力学理论，这些微小的亚粒子永远受到约束．你无法把一个夸克或胶子从质子中分离出来，因为距离越远，这种强作用力就越大，从而迅速地把它们拉回原位．但物理学家还没有最终证明夸克和胶子永远不能逃脱约束．他们也不能解释为什么所有能感受强作用力的粒子必须至少有一丁点儿的质量，为什么它们的质量不能为零．一些人希望M理论能提供答案，这一理论也许还能进一步阐明重力的本质．。
科学家最难回答的5个问题
科学家最难回答的5个问题
科学家作为研究自然现象和深刻人类内心的学者，面对着无尽的未
解之谜和难以回答的问题。
这些问题也常常困扰着我们的思维，让我
们纷繁七杂的思考。
在这里，我将列出科学家最难回答的五个问题，希望能引起我们更深
层次的思考。
1. 宇宙起源问题
宇宙的起源是一个备受争议的问题。
理论物理学家们一直在探讨黑洞
和宇宙大爆炸之后的事情。
然而，我们对于宇宙诸如何形成、为何存
在等基本问题的理解仍然相当有限。
2. 生命起源问题
生命起源是生物学的一个重要研究领域，然而迄今为止，我们尚未找
到实质性的答案。
自然界中的生命形式有哪些因素决定，最早的生物
体是如何产生和演化的？这些问题至今没有被完全回答。
3. 心灵与自我问题
心灵和自我是哲学家们辩论的话题，它们之间的关系也一直备受争议。
科学家们探究过许多与此有关的问题，包括思维、自我意识和传统的
西方哲学中的自我观。
但是我们仍无法完全理解人类内心的奥秘。
4. 时间和空间问题
时间和空间是物理学的核心，也是科学家们研究的重点。
然而在某些情况下，它们的本质似乎是不可测量的，如黑洞的内部，就不遵循常规的物理学规律。
5. 意义和目的问题
哲学和心理学中，意义和目的一直是研究的焦点。
这些问题涉及到人类的生存、人生哲学和宇宙的意义。
虽然无法科学证明这些问题的答案，但是我们可以从中探索出更深刻的意义和价值。
综上所述，这五个问题，更像是人类求知的终极目标，也是科学家们努力让人类更了解宇宙，更了解自己的力量证明。
令人抓狂的七大物理学问题
1.相对论相对论是物理学中两大著名理论之一，是阿尔伯特·爱因斯坦提出的。
1905 年爱因斯坦出版了狭义相对论，并确定最终宇宙速度极限：光速，称时间因某物体移动的速度而实现加速或者减慢。
1916 年爱因斯坦提出了更广阔的广义相对论。
这个理论建立在狭义相对论之上，主要解决重力的问题，重新定义我们对重力的理解——通过大质量天体而造成的时空扭曲。
广义相对论最准确的描述了整个宇宙中的星系和星系集群的运动。
它还预测了奇怪物体的存在，比如黑洞以及引力透镜效应的现象，后者是指光在经过弯曲的时空中会发生弯曲。
如下图中显示的星系群阿贝尔-1689，因我们所观测到的引力透镜效应而闻名。
阿贝尔-16892.量子力学量子力学是非常小的领域——亚原子粒子中的主要物理学理论。
该理论形成于 20 世纪早期，彻底改变了科学家对物质组成成分的观点。
在量子世界，粒子并非是“小球”，而是嗡嗡跳跃的概率云，它们并不只存在一个位置，也不会从点 A通过一条单一路径到达点 B。
根据量子理论，粒子的行为常常像波，用于描述粒子行为的“波函数”预测一个粒子可能的特性，诸如它的位置和速度，而非实际的特性。
物理学中有些怪异的想法，诸如纠缠和不确定性原理，就源于量子力学。
3.弦理论弦理论（以及它的升级版超弦理论）认为所有的亚原子粒子都并非是小点，而是类似于橡皮筋的弦。
粒子类型的唯一区别在于弦振动的频率差异。
弦理论主要试图解决表面上的不兼容的两个主要物理学理论——量子力学和广义相对论——并希望创造出描述整个宇宙的“万物理论”。
然而这项理论非常难测试，并需要对我们目前描绘的宇宙进行一些调整，也即宇宙一定存在比我们所知的四维空间更多的时空维度。
科学家认为这些隐藏的维度可能卷起到非常小以至于我们没有发现它们。
4.奇点奇点是指时空开始无限弯曲的那一个点。
科学家认为奇点存在于黑洞中央，一个奇点可能自宇宙大爆炸起宇宙如何开始的起点。
比如，在黑洞内部，所有恒星的质量都在狭小的空间内压缩，甚至可能成为一个单一的点。
有什么现象是物理学家至今仍无法合理解释的？
有什么现象是物理学家至今仍无法合理解释的？物理界这七大未解之谜，爱因斯坦复活也无能为力如果艾萨克·牛顿（Isaac Newton）乘坐时光机来到现代，他会欣喜地发现物理学已经取得了巨大的进步。
几个世纪前还异常神秘的东西现在只是大学新生物理课上的内容，恒星的构成就是一个很好的例子。
看到大型强子对撞机（LHC）这样的巨型实验装置，牛顿一定会惊得合不拢嘴。
要是知道自己的引力理论被爱因斯坦的理论所取代，他可能会感到沮丧。
量子力学可能会被他视为奇谈怪论，虽然当今的科学家也有同样的感觉。
然而，一旦了解最新进展，他无疑会为现代物理学取得的成就鼓掌欢呼，无论是在19世纪发现光的本质，在20世纪确定原子的结构，还是在去年发现引力波。
尽管如此，当代科学家承认，他们并未掌握所有的答案。
“我们还没有弄懂关于宇宙的一些基本事实，”加州大学物理学家、《我们不知道：未知宇宙指南》合著者丹尼尔·怀特森（Daniel Whiteson）博士说。
以下是当今物理学七大未解之谜。
1. 物质是由什么构成的？众所周知，物质由原子构成，原子由质子、中子和电子构成，质子和中子由更小的粒子夸克构成。
如果进行更深入的探索，我们会不会发现更加基本的粒子？谁也说不准。
我们确实有了粒子物理标准模型，它很好地解释了亚原子粒子之间的相互作用，也被用来预测未知粒子的存在。
上次通过这种方法发现的粒子是希格斯玻色子，于2012年被LHC研究人员发现。
但标准模型并非无所不能。
“标准模型解释不了一切，”费米国立加速器实验室粒子物理学家唐·林肯（Don Lincoln）博士说，“它解释不了希格斯玻色子为什么存在，解释不了希格斯玻色子的质量。
”实际上，希格斯玻色子的质量比人们原先预测的要轻得多。
林肯说，按照以前的理论，它的质量应该是“其实际质量的1000万亿倍”。
大型强子对撞机的一个粒子探测器谜题还不止这些。
原子被认为是电中性的（质子的正电荷与电子的负电荷互相抵消），但为什么会这样？林肯说：“没人知道。
物理领域最迫切的未解之谜
物理领域最迫切的未解之谜物理学是自然科学的一门重要学科，其研究的范围极为广泛，几乎没有任何一项科技领域可以完全脱离物理学的影响。
在人类对自然界认知的历史中，物理学始终扮演着极为重要的角色。
随着科学技术的不断发展，人们对于物理领域中的许多基本问题已经有了不少深入的认识和了解。
但在同样有很多未解之谜，物理领域仍有很多的未知和待解之谜。
一、时间的本质时间是人类生活中不可或缺的概念，其在物理学中也是至关重要的一个角色。
时间虽然常见，但其本质确实难以被完全理解。
在物理学的研究中，时间因为牵涉到物理现象的起始和终止，常常被用来描述各个物理过程。
然而，关于时间的本质，至今尚无定论。
人们普遍认为，时间是一种非常基本的量，同时也是绝对不可逆的。
但这种表观现象的根本原因，尚未被完全理解和解释。
二、黑暗能量及其来源关于宇宙的形成和演化，是物理学家们长期以来研究的核心问题。
而在这一项中，黑暗能量是一个至关重要的研究方向。
黑暗能量是一种不可见、不可探测的能量，它被普遍认为是驱动宇宙加速膨胀的力量。
但目前，黑暗能量的来源及性质仍然未知。
科学家们推测，宇宙中大约有70%的动能都来自于黑暗能量，但其具体的构成和运作机制仍然被广泛研究和讨论。
三、量子力学中的测量问题量子力学在物理学中的地位举足轻重，为人们理解各种物理现象播下了许多种子。
其中一个最大的谜团之一便是量子测量问题。
在微观领域中，量子粒子的测量结果被普遍认为是随机、不可预知的。
但是数学和理论计算却无法完全解释这种硬币实验和贝尔不等式的结果。
如何描述量子粒子间微小而难以预测的相互作用，以及这些相互作用所导致的测量值难以被完全确定的问题，非常重要，成为了量子力学研究中最稳定的问题之一。
四、弦理论的证明弦理论是物理学中近年来最为活跃的研究方向之一。
它是一种描述所有基本粒子的理论，包括引力、强核力、弱核力以及电磁力等。
相对于现有的理论，弦理论具有更加专业化、对纳入更有适应性、对共存与不规则空间和时间较好适应的优势。
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让物理学家夜不能寐的7个问题
2009年10月15-25日在位于加拿大滑铁卢的圆周研究所举办了一个“从量子到宇宙”的主题节日，期间有数位世界最顶尖的物理学家受邀参加了一个脱口秀节目。
在这个节目中所有的物理学家都被要求回答同一个问题——什么难题能让你夜不能寐？
尽管几乎所有的物理学家都表示自己并不存在睡眠问题，不过在这个谈话节目进行的过程中还是有7个问题浮出了水面。
为什么是这个宇宙？
在不断追寻自然界基本规律的过程中，物理学家们一直试图在搞清楚一个长期悬而未决的问题：为什么宇宙是我们所看到的这个样子。
为什么我们居住的空间是3 维，而不是2维、10维或者25维？为什么光速是如此之快而音速是如此之慢？为什么原子是如此得渺小，而恒星又是如此得硕大？为什么宇宙是如此得年老？如果还存在其他的物理定律，那是不是意味着在其他地方还存在着不同的宇宙？“对于我们所处的宇宙来说，也许我们最终会发现它别无其他的可能，只能是这个样子，”美国加州理工学院的物理学家肖恩·卡罗尔（Sean Carroll）说，“但我怀疑这并不正确。
”很容易想象，如果自然界允许不同的宇宙拥有不同的物理规律，那么这个问题就变成了，在我们这个宇宙中为什么是这些物理定律而不是其他的？
世间万物由什么组成？
现在已经清楚地知道，普通物质——原子、恒星和星系——只占据了整个宇宙的4%。
美国密歇根大学的物理学家凯瑟琳·弗里兹（Katherine Freese）则致力于弄清楚其余的96%是什么。
每个星系都包含有暗物质，也正是这些不为人知的物质使得我们所居住的银河系免于瓦解。
当暗物质聚集到相当数量的时候，它们就会发生碰撞湮灭，产生电子、质子、正电子和反质子。
弗里兹非常兴奋，因为暗物质的性质即将被解开。
美国宇航局费米γ射线空间望远镜的最新观测数据证实，银河系中暗物质粒子之间正在以能被我们观测到的速率在湮灭，这将揭示出它们的性质。
但是对驱动宇宙加速膨胀的暗能量的发现又带来了一系列新的难题，且在短时间恐怕难以有所进展。
这些问题包括暗能量自身的特性是什么？为什么它是如此之小，能让星系和恒星得以形成以及生命出现在这个宇宙中？
复杂性是如何产生的？
从金融市场的不可预测行为到生命的出现，美国芝加哥大学的物理学家和应用数学家利奥·卡德纳诺夫（Leo Kadananoff）则致力于复杂系统的出现。
他担心，如果粒子物理学家和宇宙学家仅仅关注最小和最大尺度的东西，那么他们将会错过非常重要的东西。
“我们仍然不知道窗玻璃是如何保持它的形状的，”卡德纳诺夫说，“因此研究我们熟悉的事物也同样的重要。
”只有破解了简单的成分和简单的相互作用如何产生出复杂的现象之后，生命才有可能真正被了解。
弦理论会被证明是正确的吗？
剑桥大学的物理学家戴维·堂（David Tong）则着迷于弦理论的数学之美。
弦理论认为我们观测到的基本粒子并不是“点”状的而是微小的“弦”。
但当他意识到兴许在他的有生之年也无法知道这一理论是否真的能描述宇宙万物的时候，他也感到了茫然。
即使是大型强子对撞机和“普朗克”卫星这些旨在揭示出新物理学的实验也无法对弦理论下任何决定性的结论。
另一方面，有些弦理论预言自然界还存在一种极其微弱的力，对于不同组成的物质它会使得引力发生微小的变化，这就会使得不同的物体在引力场中以不同的速度下落。
但这一差别远远小于目前可测量的范畴。
不过当他知道弦理论中的方法还可以用于其他更实际的问题——例如，夸克的行为和特殊金属——时，他也感到了一丝欣慰。
“这是一个有用的理论，”堂说，“因此我正试图专注于它的应用。
”
什么是奇点？
对于宇宙学家、圆周研究所主任尼尔·图罗克（Neil Turok）来说，让他无法入睡的问题则是世间一切的起始——大爆炸。
在宇宙创生之时，它处于温度和密度都无穷大的状态——奇点，所有已知的物理定律在那时都会失效。
“我们不知道该如何描述它，”他说，“任何一个囊括所有物理的理论怎么能不包含它？”为了避免宇宙创生的奇点，他参与提出了“火劫”理论。
这一理论认为，我们所处的世界是至少10维的宇宙中的一张低维膜，两个分立的三维膜会沿着垂直的维度前
后震荡。
每一万亿年左右，这两个膜就会彼此靠近并且碰撞，碰撞会释放出一个火球进而使得每个宇宙“重生”。
同时，图罗克还寄希望于弦理论以及相关的“全息原理”。
根据全息原理，一个三维的奇点可以被转换为二维空间中一个在数学上更容易处理的东西。
这也许意味着第三维和引力只不过是一种“幻影”。
他说：“这些工具给我了一条思考这一问题的新途径，并且它在数学上非常让人满意。
”
什么是真正的实在？
物质世界在一定程度上可能超出了我们的认识，但是维也纳大学的物理学教授安东·蔡林格（Anton Zeilinger）认为物理学家仅仅是抓住了它的表面。
量子力学中经常会出现古怪而难以想像的现象，例如一个粒子可以同时出现在两个地方。
然而随着我们从原子大小的尺度进入苹果大小的尺度，模糊的量子世界便让位给了我们熟知的、确定的经典物理世界。
蔡林格的专长是量子实验，他的小组通过富勒烯（碳60）之间的量子干涉证明了测量仪器的选择决定了被测物体的行为是量子的还是经典的。
这同时也彰显了观测者对物理实在（实验结果）的影响。
他说：“也许当我们开始了解实在、知识和我们行动之间的联系时，真正的突破就会到来。
”这一观点看似虚幻，但却是实实在在的。
蔡林格和其他人已经证明，彼此远离的粒子的量子态有着某种联系，因此观测其中一个就为影响另一个的状态。
还没有人知道这一现象背后的真正原因。
物理学有没有终点？
也许最大的问题是，自伽利略和开普勒以来不断探索这个宇宙的过程是否正在临近终点。
美国亚利桑那州立大学的劳伦斯·克劳斯（Lawrence Krauss）说：“我担心我们已经到达了实证科学的极限。
”他想知道，为了了解我们的宇宙为什么会如此是否必须要认知其他的宇宙。
如果这些认识是无法企及的，那也许这就是进一步深化我们对这个宇宙认识过程的终点。
人们习惯于把理论物理的进展看成是某种偶然，是否存在一条途径可以加速我们的认识和发现。
当苹果砸到牛顿头上的时候，那年他25岁，随后他提出了引力定律并发展了微积分。
同样也是在25岁，爱因斯坦提出了相对论，狄拉克提出了相对论性量子力学方程。
也正是在这个年龄海森堡给出了量子力学的矩阵形式（矩阵力学）。
因此美国宾夕法尼亚大学的高能理论物理学家吉诺·西格雷（Gino Segre）鼓励年轻人勇于思索一些奇特、怪异的想法。
这也许将会是科学的终点，也可能会是更激动人心的事物的开端。
对此我们没有答案。