物理界十大难题 物理学未解之谜有哪些 世界未解物理难题盘点

在物理宇宙学中，暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式。暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中最为流行的一种。暗能量倾向于增加宇宙膨胀速度。在最广泛接受的暗能量模型中，它是一个“宇宙常数”：空间本身的固有属性，它具有“负压力”驱动空间。随着空间的扩大，更多的空间被创造出来，随之而来的是更多的暗能量。近几年完成的关于超过20万座星系的调查，似乎确定了暗能量的存在。但是，物理学者仍旧无法精确地描述与解释暗能量的物理性质。所以暗能量到底什么，成为物理世纪难题。

物理学未解之谜有哪些？想必不少人同Maigoo小编一样，对这个问题十分耳熟。宇宙的终极命运是物理宇宙学中一个主要的议题。几乎可以肯定的是，地球终将会死亡，然而不确定的是，宇宙本身何时会死亡，以及如何死亡。我们唯一能确定的是，未来它将会发生。一些科学家认为宇宙将会在“热寂”中毁灭，而“热寂”将会使不同物体间的热量差异变为零。最终，整个宇宙将会在绝对零度以上的温度(-459.67华氏度)中冻结。也有“大挤压”理论，“大变动”理论或者宇宙“大撕裂”，暗能量会膨胀，变得更大，把银河撕成碎片？

在宇宙中，为什么侦测实验结果显示，物质比反物质多很多？人们假设宇宙会对称地对待物质和反物质，因此，在大爆炸应该制造出等量的物质和反物质。如果发生这种情况，这两种物质就会完全湮灭。但是，宇宙的状况并不是这样。在大爆炸发生之后，一定有某些物理定律不平等地作用于物质与反物质，才会导致有多余的物质没有被湮灭。那么这些物理定律为何？在最初宇宙是否有某些作用力存在，但是后来随着宇宙演化，这些作用力已消失无踪？对此，没有公认的合理解释。它也成为世界最难物理难题。

在电子、光子和其他基本粒子的奇异领域，量子力学是定律。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，而非确定的特性。当我们进行测量时，波函数发生坍缩，原本的量子态概率性地确定为单一结果。这种坍缩机制解释了为什么测量会影响结果，但为何和如何发生仍然是个谜。这一谜团被称为“测量问题”，它是量子力学中最根本的问题之一，亦是十大物理学难题之一。

这个问题也是物理学未解决的难题之一。物理学在微观的层次几乎完全是时间对称的，但是在宏观层次表明时间存在着明显的方向性。而我们通常所说的时间之箭（即时间箭头），就是用于描述这种不对称的现象。由于这些物理规律是非时间对称的，因而可在物理学上据此明确地指出时间的方向。而时间在前进，是因为宇宙的一个属性叫做“熵”，粗略地定义为无序程度，它只会增加，所以在它发生后，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排列要多，因此随着事物的变化，它们往往会陷入混乱。但这里潜在的问题是，为什么宇宙从一开始就如此有序？即为什么会有时间之箭？

如果一个物体被吸入黑洞会发生什么？根据目前的理论，如果你把一个探测器扔进一个黑洞，你是无法取回任何信息的。这是因为黑洞的引力是如此之强，以至于它的逃逸速度比光速还快——而光是最快的东西。根据量子力学，信息是不会从宇宙中消失的。但是根据霍金的计算，黑洞辐射中并不包括任何黑洞内部的信息。一旦黑洞蒸发殆尽，黑洞内部的信息便会随着黑洞的消失而消失，这与量子力学相矛盾。尽管科学家们进行了大量的研究，但黑洞内部的具体情况仍然是未知的，因为目前还没有理论或技术能够描述或观测黑洞内部的情况。

以前，人们普遍认为质子是非常稳定，它永远不会分裂成更小的颗粒。然而，在上世纪70年代，物理学家认识到，他们提出的“大一统理论”暗示：质子必须是不稳定的。只要有足够的时间，在极其偶然的情况下，质子是会分裂的。尽管实验人员多年来一直在地下实验室中寻找质子分裂的证据，但至今仍未观测到质子的死亡率，这表明质子的寿命极长，可能超过了10亿亿亿年。因此，对于质子的寿命有多长，还需要进一步的研究和实验验证。

“大统一理论”指出：构成我们常见物质的粒子如质子、电子，与传递作用力的粒子——玻色子，会存在一种称作“超对称”的关系。目前该对称性尚未在自然界中被观测到。物理学家认为这种对称性是自发破缺的。如果理论是正确的，宇宙就是超对称的，那么就必须解释我们现在为什么观测不到这种对称性。而超对称性又是如何破灭的呢？这也成为了十大物理学未解之谜。

多元宇宙是一个理论上的无限个或有限个可能的宇宙的集合，包括了一切存在和可能存在的事物：所有的空间、时间、物质、能量以及描述它们的物理定律和物理常数。通俗来讲，多重宇宙就是指宇宙间存在许多个不同的并行宇宙，这些宇宙和我们所生活的宇宙一样真实存在，但却独立于彼此，每个宇宙都有自己独特的物理规律和初始条件。值得maigoo小编一提的是，多重宇宙的概念早在20世纪50年代就被物理学家们提出，并在随后的几十年里不断得到完善。尽管我们目前还没有确凿证据来证实多重宇宙的存在，但这一假设激发了科学家们的极大兴趣，并已成为当今物理学研究的重要领域之一。

而提议的理论，M理论希望能藉由单一个理论来解释所有物质与能源的本质与交互关系。但是对年来，M理论最大的弱点是它有5个不同的版本。到底哪一个描述了宇宙？在M理论前，所有的亚原子都被说成是由微小的超弦组成的。M理论组成亚原子的物质增加了一种叫做“膜”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？这些问题都依旧值得深入和探讨。