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摘要：今天，没有物理学家敢断言我们对宇宙的物理知识即将完成。他们称之为暗能量。这种阴影物质被认为遍布星系的边缘，并且可能由“弱相互作用的大粒子”或WIMP组成。为了达到大统一的能量，粒子至少需要一万亿倍的能量，所以物理学家们只能寻找这样的间接证据理论。或者，物理学家可能对宇宙的工作方式有错误的看法。
据说英国物理学家凯文勋爵在1900年曾说过：“现在物理学中没有什么新发现。剩下的就是越来越精确的测量。”三十年来，量子力学和爱因斯坦的相对论彻底改变了这个领域。今天，没有物理学家敢断言我们对宇宙的物理知识即将完成。相反，每一个新的发现似乎都打开了潘多拉的盒子，里面装着更大、更深入的物理问题。这些是我们挑选的最深刻的开放性问题。
里面你会了解到平行宇宙，为什么时间似乎只朝一个方向移动，为什么我们不理解混沌。
编者注：这个列表最初发表于2012年。它于2017年2月27日更新，包括最新信息和最新研究。
什么是暗能量（美国国家航空航天局）不管天体物理学家如何计算数字，宇宙就是不加起来的。尽管引力在时空上向内拉——宇宙的“结构”——它仍在以越来越快的速度向外扩张。为了解释这一点，天体物理学家提出了一种不可见的物质，通过将时空分开来抵消重力。他们称之为暗能量。在最广泛接受的暗能量模型中，它是一个“宇宙学常数”：空间本身的固有属性，它具有“负压”驱动空间分离。随着空间的扩展，更多的空间被创造出来，并且随着它，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。但没人知道怎么找。最近几年，研究人员所能做的最好的事情是缩小暗能量可能隐藏的范围，这是2015年8月发布的一项研究的主题。
下一步：暗物质（向上滚动查看“下一步”按钮）
什么是暗物质（ESO/L.Calçada）显然，宇宙中约84%的物质不吸收或发射光暗物质，也就是我们所说的，不能被直接看到，也还没有被间接探测到。相反，暗物质的存在和性质是从其对可见物质、辐射和宇宙结构的引力效应推断出来的。这种阴影物质被认为遍布星系的边缘，并且可能由“弱相互作用的大粒子”或WIMP组成。在世界范围内，有好几个探测器在监视WIMP，但到目前为止，还没有发现一个。最近的一项研究表明，暗物质可能在宇宙中形成长而细的溪流，这些溪流可能像头发一样从地球上放射出来。[相关报道：如果不是暗物质，那又怎样？]
下一步：时间箭头
为什么有时间箭头（通过Shutterstock拍摄的图片）时间向前移动，因为宇宙中一个被称为“熵”的属性，大致定义为无序程度，只会增加，因此在它发生后，没有办法逆转熵的增加。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多，因此随着事物的变化，它们往往会陷入混乱。但最根本的问题是，为什么过去熵这么低？换言之，为什么宇宙一开始就如此有序，当大量的能量被挤在一个很小的空间里？[宇宙的总能量是多少？]
下一步：并行宇宙
是否存在并行宇宙（Shutterstock提供的图片）天体物理数据表明，时空可能是“平坦”的，而不是弯曲的，因此它会一直持续下去。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”）只是无限空间中的一个补丁但更像是散布在大面积上的波浪。每个粒子都由一个“波函数”或概率分布来描述，它告诉我们它的位置、速度和其他属性更可能是什么，而不是那些属性是什么。粒子实际上具有所有属性的一系列值，直到您通过实验测量其中一个属性（例如，它的位置）时，粒子的波函数在该点“塌陷”，并且它仅采用一个位置。[新生儿理解量子力学]“KdSPE”“KdSPS”，但是如何测量粒子的波函数如何以及为什么使其坍塌，产生了我们认为存在的具体现实？这个问题，被称为度量问题，似乎是深奥的，但是我们对现实是什么的理解，或者它是否存在，取决于答案。“KDSPE”“KDSPs”下一步：弦理论“KDSPE”是弦理论正确吗？
（Creative Commons | Lunch）物理学家假设所有基本粒子实际上都是一维环或“弦”，每一个都以不同的频率振动，物理变得容易得多。弦理论使物理学家能够调和控制粒子的定律，称为量子力学，与控制时空的定律，称为广义相对论，并将自然界的四种基本力量统一为一个框架。但问题是，弦理论只能在10或11维的宇宙中工作：3个大的空间维度，6或7个压缩的空间维度，和一个时间维度。压缩的空间维度，以及振动弦本身，大约是原子核万亿分之一大小的十亿分之一。没有任何可以想象的 ... 来检测这么小的东西，因此也没有已知的 ... 来实验验证或使字符串理论失效。
最后：我们以混沌结束。..
混乱中有秩序吗（通过Shutterstock拍摄的图片）物理学家无法精确地求解描述流体行为的方程组，从水到空气，再到所有其他液体和气体。事实上，我们不知道所谓的纳维-斯托克斯方程的一般解是否存在，或者，如果有一个解，它是否描述了流体，或者包含了本质上不可知的奇点。因此，人们对混乱的本质并没有很好的理解。物理学家和数学家想知道，天气是仅仅难以预测，还是天生不可预测？湍流是否超越了数学描述，或者当你用正确的数学来处理它时，一切都有意义？”
祝贺您通过这个沉重的主题列表。现在来点更轻的怎么样？科学与历史中25个有趣的事实
宇宙的力量是否合为一体（Lucas Taylor/CMS）宇宙经历了四种基本力：电磁力、强核力、弱相互作用（也称为弱核力）和引力。迄今为止，物理学家们都知道，如果你把能量调大到足够大的程度——例如，在一个粒子加速器内——其中三个力“统一”成一个力。物理学家运行粒子加速器，将电磁力和弱相互作用统一起来，在更高的能量下，同样的事情也会发生在强核力和最终重力的作用下。
，但即使理论上说应该发生，自然也不总是会这样。到目前为止，还没有一种粒子加速器能达到足够高的能量来统一电磁力和弱相互作用。包括重力意味着更多的能量。目前还不清楚科学家们是否能制造出如此强大的强子对撞机；日内瓦附近的大型强子对撞机（LHC）可以将能量为万亿电子伏特（约14tera电子伏特，简称TeV）的粒子相互撞击。为了达到大统一的能量，粒子至少需要一万亿倍的能量，所以物理学家们只能寻找这样的间接证据理论。
除了能量问题外，大统一理论（GUTs）还存在一些问题，因为它们预测了迄今为止尚未实现的其他观测结果。有几个内脏说，质子，在巨大的时间跨度（大约10^36年）应该变成其他粒子。这一点从未被观察到，所以要么质子的寿命比任何人想象的都长，要么它们真的是永远稳定的。对某些类型的肠道的另一种预测是存在磁单极孤立的“北”和“南极”磁极-也没有人见过其中之一。可能我们只是没有足够强大的粒子加速器。或者，物理学家可能对宇宙的工作方式有错误的看法。
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