在物理宇宙學中，暗能量是一種充溢空間的、增加宇宙膨(peng)(peng)脹速度(du)的(de)(de)難(nan)以(yi)察覺的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)形式。暗(an)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)假說是當今對宇(yu)(yu)宙(zhou)加速膨(peng)(peng)脹的(de)(de)觀測(ce)結(jie)果的(de)(de)解釋(shi)中(zhong)最為(wei)流行的(de)(de)一種。暗(an)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)傾向于增加宇(yu)(yu)宙(zhou)膨(peng)(peng)脹速度(du)。在(zai)最廣(guang)泛接受的(de)(de)暗(an)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)模(mo)型中(zhong)，它(ta)是一個“宇(yu)(yu)宙(zhou)常(chang)數”：空(kong)間(jian)(jian)本(ben)身的(de)(de)固有屬(shu)性，它(ta)具(ju)有“負壓力”驅動(dong)空(kong)間(jian)(jian)。隨著空(kong)間(jian)(jian)的(de)(de)擴(kuo)大，更(geng)多的(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)被創造(zao)出來(lai)，隨之而來(lai)的(de)(de)是更(geng)多的(de)(de)暗(an)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)。近幾年完成(cheng)(cheng)的(de)(de)關(guan)于超過(guo)20萬座(zuo)星系(xi)的(de)(de)調(diao)查(cha)，似乎確定了(le)暗(an)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)存在(zai)。但是，物(wu)理學者(zhe)仍舊無法精確地描(miao)述與解釋(shi)暗(an)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)物(wu)理性質。所以(yi)暗(an)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)到底什么，成(cheng)(cheng)為(wei)物(wu)理世紀難(nan)題。

物理學(xue)未解之謎(mi)有哪些？想必(bi)不(bu)少人同Maigoo小(xiao)編(bian)一(yi)樣(yang)，對(dui)這個問題十分耳熟。宇(yu)宙的(de)終(zhong)極(ji)命(ming)運是物理宇(yu)宙學(xue)中一(yi)個主(zhu)要(yao)的(de)議題。幾乎(hu)可以(yi)肯定(ding)(ding)的(de)是，地球(qiu)終(zhong)將(jiang)會(hui)死亡(wang)，然而(er)不(bu)確定(ding)(ding)的(de)是，宇(yu)宙本身何時會(hui)死亡(wang)，以(yi)及(ji)如(ru)何死亡(wang)。我(wo)們唯(wei)一(yi)能(neng)確定(ding)(ding)的(de)是，未來(lai)它將(jiang)會(hui)發生。一(yi)些科(ke)學(xue)家(jia)認為宇(yu)宙將(jiang)會(hui)在“熱(re)(re)寂(ji)”中毀滅，而(er)“熱(re)(re)寂(ji)”將(jiang)會(hui)使不(bu)同物體間的(de)熱(re)(re)量差異變為零。最終(zhong)，整(zheng)個宇(yu)宙將(jiang)會(hui)在絕(jue)對(dui)零度(du)(du)以(yi)上的(de)溫度(du)(du)(-459.67華氏度(du)(du))中凍結。也有“大擠壓”理論，“大變動”理論或者宇(yu)宙“大撕裂”，暗能(neng)量會(hui)膨脹(zhang)，變得更大，把銀河撕成碎片？

在宇(yu)(yu)宙中(zhong)，為(wei)什么偵測實驗(yan)結果(guo)顯示，物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)比反(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)多(duo)很多(duo)？人們假設宇(yu)(yu)宙會對稱(cheng)地(di)對待物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和(he)(he)反(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，因此，在大爆(bao)炸(zha)(zha)應該(gai)制造出等量的(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和(he)(he)反(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。如果(guo)發(fa)生這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)種情況，這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)兩種物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)就會完全(quan)湮滅。但(dan)是(shi)，宇(yu)(yu)宙的(de)狀況并不(bu)是(shi)這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)樣。在大爆(bao)炸(zha)(zha)發(fa)生之后，一定(ding)有(you)某(mou)些(xie)(xie)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理定(ding)律不(bu)平等地(di)作(zuo)用(yong)(yong)于物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)與反(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，才會導致(zhi)有(you)多(duo)余(yu)的(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)沒有(you)被湮滅。那么這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)(xie)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理定(ding)律為(wei)何？在最初宇(yu)(yu)宙是(shi)否有(you)某(mou)些(xie)(xie)作(zuo)用(yong)(yong)力存在，但(dan)是(shi)后來隨著宇(yu)(yu)宙演化(hua)，這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)(xie)作(zuo)用(yong)(yong)力已消失無蹤？對此，沒有(you)公認的(de)合理解釋。它也成為(wei)世界最難(nan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理難(nan)題。

在(zai)電子(zi)、光子(zi)和(he)其他基本(ben)粒(li)子(zi)的奇異領域，量(liang)(liang)子(zi)力學是定律。根(gen)(gen)據(ju)量(liang)(liang)子(zi)理(li)論，粒(li)子(zi)的行為常常像波(bo)，用于描述粒(li)子(zi)行為的“波(bo)函(han)數”預(yu)測(ce)一(yi)(yi)個(ge)粒(li)子(zi)可(ke)能的特性(xing)，諸如(ru)它的位置(zhi)和(he)速度，而非確定的特性(xing)。當(dang)我們進行測(ce)量(liang)(liang)時，波(bo)函(han)數發生坍(tan)縮(suo)，原(yuan)本(ben)的量(liang)(liang)子(zi)態概率性(xing)地確定為單一(yi)(yi)結果。這種(zhong)坍(tan)縮(suo)機制解釋了為什么測(ce)量(liang)(liang)會影(ying)響結果，但為何(he)和(he)如(ru)何(he)發生仍然是個(ge)謎(mi)。這一(yi)(yi)謎(mi)團被稱為“測(ce)量(liang)(liang)問題(ti)”，它是量(liang)(liang)子(zi)力學中最根(gen)(gen)本(ben)的問題(ti)之一(yi)(yi)，亦是十大物(wu)理(li)學難題(ti)之一(yi)(yi)。

這(zhe)個問(wen)題也(ye)是(shi)(shi)(shi)(shi)物(wu)理學(xue)未解決(jue)的(de)(de)(de)(de)難題之(zhi)一。物(wu)理學(xue)在(zai)(zai)微觀(guan)的(de)(de)(de)(de)層次幾乎完(wan)全是(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)對(dui)稱(cheng)的(de)(de)(de)(de)，但(dan)是(shi)(shi)(shi)(shi)在(zai)(zai)宏觀(guan)層次表(biao)明時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)存(cun)在(zai)(zai)著(zhu)明顯的(de)(de)(de)(de)方向性(xing)。而我們通常所說的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)之(zhi)箭（即時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)箭頭），就是(shi)(shi)(shi)(shi)用于描述這(zhe)種(zhong)不對(dui)稱(cheng)的(de)(de)(de)(de)現象(xiang)。由于這(zhe)些物(wu)理規律是(shi)(shi)(shi)(shi)非時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)對(dui)稱(cheng)的(de)(de)(de)(de)，因(yin)(yin)而可在(zai)(zai)物(wu)理學(xue)上據此明確地指出時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)方向。而時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)在(zai)(zai)前(qian)進，是(shi)(shi)(shi)(shi)因(yin)(yin)為(wei)(wei)宇宙(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)一個屬性(xing)叫做(zuo)“熵(shang)”，粗略地定義為(wei)(wei)無序(xu)程度(du)，它只會(hui)增加(jia)(jia)，所以在(zai)(zai)它發生后，沒有(you)(you)辦法逆轉熵(shang)的(de)(de)(de)(de)上升(sheng)。熵(shang)增加(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)事實是(shi)(shi)(shi)(shi)一個邏輯問(wen)題：粒子(zi)的(de)(de)(de)(de)無序(xu)排列(lie)比有(you)(you)序(xu)排列(lie)要多，因(yin)(yin)此隨著(zhu)事物(wu)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，它們往(wang)往(wang)會(hui)陷入(ru)混亂。但(dan)這(zhe)里潛在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)問(wen)題是(shi)(shi)(shi)(shi)，為(wei)(wei)什么宇宙(zhou)(zhou)從一開始就如此有(you)(you)序(xu)？即為(wei)(wei)什么會(hui)有(you)(you)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)之(zhi)箭？

如果一個物體被吸入黑洞會發生什么？根據目前的理論，如果你把一個探測器扔進一個黑洞，你是無法取回任何信息的。這是因為黑洞的引力是如此之強，以至于它的逃逸速度比光速還快——而光是最快的東西。根據量子力學，信息是不會從宇宙中消失的。但是根據霍金的計算，黑洞輻射中并不包括任何黑洞內部的信息。一旦黑洞蒸發殆盡，黑洞內部的信息便會隨著黑洞的消失而消失，這與量子力學相矛盾。盡管科學家們(men)進(jin)行了大量的研究，但黑洞(dong)內部(bu)的具體情況仍然是未知的，因為(wei)目前還沒有理論(lun)或技(ji)術能夠(gou)描(miao)述或觀(guan)測黑洞(dong)內部(bu)的情況。

以前，人(ren)們(men)普(pu)遍認為(wei)質(zhi)子(zi)(zi)(zi)是(shi)(shi)非常穩定(ding)，它永遠不會(hui)分裂成更小的(de)顆粒。然而，在(zai)上世(shi)紀(ji)70年代，物理學家認識到，他們(men)提(ti)出的(de)“大一統理論”暗示：質(zhi)子(zi)(zi)(zi)必須是(shi)(shi)不穩定(ding)的(de)。只要(yao)有(you)足夠的(de)時間(jian)，在(zai)極其偶然的(de)情況下，質(zhi)子(zi)(zi)(zi)是(shi)(shi)會(hui)分裂的(de)。盡管實(shi)(shi)驗(yan)人(ren)員多(duo)年來一直在(zai)地下實(shi)(shi)驗(yan)室中尋找質(zhi)子(zi)(zi)(zi)分裂的(de)證據，但至今(jin)仍未觀測(ce)到質(zhi)子(zi)(zi)(zi)的(de)死(si)亡率，這表(biao)明質(zhi)子(zi)(zi)(zi)的(de)壽(shou)命極長，可(ke)能(neng)超過了10億億億年。因(yin)此(ci)，對于(yu)質(zhi)子(zi)(zi)(zi)的(de)壽(shou)命有(you)多(duo)長，還需要(yao)進一步的(de)研(yan)究和實(shi)(shi)驗(yan)驗(yan)證。

“大統一理(li)論”指出(chu)：構成(cheng)我們常見物質的(de)(de)粒(li)子(zi)如(ru)質子(zi)、電子(zi)，與傳遞作用力(li)的(de)(de)粒(li)子(zi)——玻色子(zi)，會(hui)存在(zai)(zai)一種稱(cheng)(cheng)作“超對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)”的(de)(de)關系。目前該對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)性尚未在(zai)(zai)自(zi)然界中被觀測到。物理(li)學家認為(wei)這種對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)性是(shi)自(zi)發破(po)(po)缺的(de)(de)。如(ru)果理(li)論是(shi)正確的(de)(de)，宇宙就是(shi)超對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)的(de)(de)，那么就必須解(jie)釋我們現在(zai)(zai)為(wei)什么觀測不到這種對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)性。而超對(dui)(dui)稱(cheng)(cheng)性又是(shi)如(ru)何(he)破(po)(po)滅的(de)(de)呢？這也成(cheng)為(wei)了十(shi)大物理(li)學未解(jie)之(zhi)謎。

多(duo)元宇宙(zhou)是一(yi)個(ge)理(li)論上的(de)(de)(de)無限個(ge)或有(you)限個(ge)可(ke)能(neng)的(de)(de)(de)宇宙(zhou)的(de)(de)(de)集合(he)，包括了(le)(le)一(yi)切(qie)存在(zai)和(he)可(ke)能(neng)存在(zai)的(de)(de)(de)事物：所(suo)有(you)的(de)(de)(de)空間(jian)(jian)、時(shi)間(jian)(jian)、物質、能(neng)量以及(ji)描述它們(men)(men)的(de)(de)(de)物理(li)定律和(he)物理(li)常數。通俗來講，多(duo)重宇宙(zhou)就(jiu)是指宇宙(zhou)間(jian)(jian)存在(zai)許多(duo)個(ge)不同的(de)(de)(de)并行宇宙(zhou)，這些宇宙(zhou)和(he)我(wo)們(men)(men)所(suo)生活的(de)(de)(de)宇宙(zhou)一(yi)樣真實存在(zai)，但(dan)(dan)卻獨立(li)于彼此，每(mei)個(ge)宇宙(zhou)都有(you)自己獨特(te)的(de)(de)(de)物理(li)規律和(he)初(chu)始條件。值得(de)maigoo小(xiao)編一(yi)提的(de)(de)(de)是，多(duo)重宇宙(zhou)的(de)(de)(de)概念早在(zai)20世紀50年代(dai)就(jiu)被物理(li)學家(jia)們(men)(men)提出(chu)，并在(zai)隨后(hou)的(de)(de)(de)幾(ji)十(shi)年里(li)不斷(duan)得(de)到完(wan)善。盡管我(wo)們(men)(men)目前(qian)還(huan)沒有(you)確(que)鑿證(zheng)據來證(zheng)實多(duo)重宇宙(zhou)的(de)(de)(de)存在(zai)，但(dan)(dan)這一(yi)假設激發了(le)(le)科學家(jia)們(men)(men)的(de)(de)(de)極(ji)大(da)興趣(qu)，并已成為當今(jin)物理(li)學研究的(de)(de)(de)重要領(ling)域之一(yi)。

而提議的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)論(lun)，M理(li)論(lun)希(xi)望能藉由單一(yi)(yi)個理(li)論(lun)來解(jie)釋所有(you)物質與(yu)能源的(de)(de)(de)(de)(de)本質與(yu)交互關系。但是(shi)(shi)(shi)對(dui)年來，M理(li)論(lun)最大的(de)(de)(de)(de)(de)弱點是(shi)(shi)(shi)它(ta)有(you)5個不同的(de)(de)(de)(de)(de)版(ban)本。到底哪(na)一(yi)(yi)個描述了宇宙？在M理(li)論(lun)前，所有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)亞原子都被說成(cheng)是(shi)(shi)(shi)由微小的(de)(de)(de)(de)(de)超弦組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)。M理(li)論(lun)組(zu)成(cheng)亞原子的(de)(de)(de)(de)(de)物質增加了一(yi)(yi)種叫做“膜(mo)(mo)”的(de)(de)(de)(de)(de)更(geng)為神(shen)秘的(de)(de)(de)(de)(de)物質，它(ta)就像生理(li)學(xue)上的(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)一(yi)(yi)樣，但最多有(you)9個維數(shu)度。現在的(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)(ti)是(shi)(shi)(shi)，什(shen)么是(shi)(shi)(shi)更(geng)基本的(de)(de)(de)(de)(de)物質組(zu)成(cheng)單位，是(shi)(shi)(shi)膜(mo)(mo)組(zu)成(cheng)了弦還(huan)是(shi)(shi)(shi)剛好相反？或(huo)者(zhe)另外(wai)存(cun)在著一(yi)(yi)些(xie)更(geng)基本的(de)(de)(de)(de)(de)物質單位，只是(shi)(shi)(shi)人們沒有(you)想到罷(ba)了？最后(hou)，這兩種東西中是(shi)(shi)(shi)否有(you)一(yi)(yi)種確實存(cun)在？這些(xie)問題(ti)(ti)都依舊(jiu)值得深入和探討。