盘点物理学九大未解之谜：宇宙终极命运如何？

　　今年10月8日，2013年诺贝尔奖物理学奖揭晓，瑞典皇家科学院宣布，比利时理论物理学者弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯因预测希格斯玻色子的存在而获得2013年诺贝尔物理学奖。

　　长期以来，希格斯玻色子的踪迹占据着整个粒子物理学界的研究中心，也成为困扰物理学界的重大谜团。物理学标准模型预言了62种基本粒子的存在，其他粒子都已被实验所证实，只有希格斯玻色子未得到确认。由于它极其重要又难以找到，故被称为“上帝粒子”。作为最后一种未被发现的亚原子粒子，希格斯玻色子是解释物质质量之谜的最重要粒子。2012年7月4日科学家宣布发现了一个新粒子，与希格斯玻色子特征有高度吻合之处，这一发现不仅为上述两位科学家获得诺贝尔物理学奖奠定了基础，也成为探索“上帝粒子”漫长征程的里程碑。

　　尽管对于“上帝粒子”的研究已经曙光初现，但物理学家们并不能放松研究的脚步。美国趣味科学网站称，物理学领域还存在9大谜团让物理学家们辗转反侧、夜不能寐。其中的一些谜团可能在10年内揭开其神秘的“面纱”，如果是这样的话，科学将发生历史上最伟大的一次飞跃。

　　科学界流传着一个段子：1900年，英国物理学家、绝对温标的制定者开尔文男爵断然宣称：“物理学已经走到穷途末路，再也不会有任何新发现，我们能做的只是进行一些越来越精确的测量。”

　　然而，令开尔文男爵绝对想象不到的是，现实无情地抽了这个预言一记耳光。他说这句话不到30年，言犹在耳，量子力学和爱因斯坦的相对论就彻底颠覆了物理学领域。今天，没有物理学家胆敢宣称我们对于宇宙学的知识已经接近饱和。相反，每个新发现似乎都打开了一个更大的“潘多拉的魔盒”，向人类提出更深层次的物理问题。

　　什么是暗能量？

　　科学家们对遥远的超新星进行的观察表明，宇宙膨胀的速度并不像他们原先所假定的那样在放慢；事实上这种碰撞的速度在不断增加。鉴于引力是吸引力，会将空间和时间的结构朝内拉，所以宇宙中必然存在着一种遍布宇宙的、不断将时间和空间的结构向外推出的排斥力，科学家们将这种看不见的力称为“暗能量”。

　　目前，最为人所接受的暗能量模型中，暗能量是一个“宇宙常数”，是宇宙空间本身固有的属性，其会对空间施加“负压力”，将空间撕开。不断膨胀的宇宙会制造出更多空间，这些空间也会拥有更多的暗能量。基于目前被观测到的宇宙膨胀率，科学家们推断，所有的暗能量占据了宇宙70%的空间，但没有人知道如何寻找暗能量。

　　什么是暗物质？

　　显而易见，宇宙中大约84%的物质既不吸收光也不释放光。“人如其名”，这种“暗物质”无法被直接观察到，迄今为止科学家们也没有通过间接的手段探测到其“踪迹”。科学家们通过其对可见物质的引力效应、辐射和宇宙结构来推测暗物质的存在和属性。

　　科学家们认为，这种像影子一样隐藏的物质弥漫在星系周围，而且可能由“大质量弱相互作用粒子(WIMP)”组成，但到现在也还没有人发现其踪迹。

　　为什么存在时间之箭？

　　时间总是单一向前移动，比如鸡蛋打破就无法回复到为打破之前的状态，这是因为宇宙存在一种名为“熵”的属性。熵指的是体系的混乱程度，而且熵只能增加。熵的增加也有其逻辑性：粒子混乱的排列比有序的排列多，而且随着事情发生变化，粒子更容易陷入混乱中。

　　但最根本的问题是，为什么过去的熵如此低呢？换句话来说，为什么宇宙开始如此有序，那时大量能量簇拥在一个非常小的空间内？

　　是否存在平行宇宙？

　　天体物理学的数据表明，宇宙时空可能是“平直”的，而非弯曲的，因此，它会永远继续下去。如果真是那样的话，那么我们能够看到的区域(我们将其称为“宇宙”)仅仅是一个无限大的“绗缝状多重宇宙”中的一小块吗？

　　同时量子力学法则也指出，每个宇宙片内，粒子可能的组合的数量是有限的(共有10的10次方的122次方)。因此如果存在着无限多的宇宙片，那么其间必然会重复出现相同的粒子组合——不断重复无数次。这就意味着，存在着无限多的平行宇宙：也就是说，与我们的宇宙一模一样的宇宙片；那也意味着，或许还有另外一个“你”以及一些仅仅一个粒子的位置与我们的宇宙不同的宇宙片、仅仅两个粒子的位置不同的宇宙片等等，直至与我们的宇宙完全不同的宇宙片，在广袤无垠的空间飘荡。

　　这个逻辑有错误吗？这种匪夷所思的结果是真的吗？如果它是真的，我们如何才能探测到平行宇宙的存在呢？

　　为什么物质比反物质多？

　　为什么宇宙中物质的数量比与其电荷相反、自旋方向相反的“双胞胎”——暗物质的数量多？这一问题也可以理解成，为什么万事万物会存在？一种假定认为，早期宇宙中的能量应当混合生成了数量相等的物质和反物质，它们随后本来应该彼此湮灭的：质子会同反质子相互抵消；电子和反电子(正电子)、中子和反中子相互抵消等等，结果就是，在一个无质量的“苍天”里，只留下一片光子的海洋。

　　但事实却是，某种神秘而非常有用的机理让天平向物质一方倾斜，留下了足够的物质，从而形成了我们现在看到的布满恒星的星系、宇宙以及我和你。除此之外没有其他可以接受的解释。