今天给各位分享世界物理未解之谜的知识，其中也会对世界物理未解之谜难题进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站

本文目录一览：

• 1、物理学未解之谜（一）
• 2、物理学上的四大未解之谜是什么
• 3、求世界物理未解之谜
• 4、困扰科学界近百年，无法解释却真是存在的物理问题是什么？
• 5、物理学未解之谜
• 6、现在还有什么科学上的未解之谜呢/谢谢了，大神帮忙啊

物理学未解之谜（一）

时间为什么是有箭头的？

时间总是向前发展，是因为宇宙中有个特性叫做“熵”。它定义了一个无序的状态，自发的状态下，熵只会增加。因此一旦熵增已经发生，事情就不能可逆了。宇宙中，粒子的存在也是无序多于有序，事物一旦发生变化，就会变得更加无序。困扰科学家的问题便是：“宇宙在最开始，为什么是非常有序的存在？”为什么如此巨大的能量会被塞到一个小的空间中呢？

平行宇宙是否存在？

天文物理数据表明，空间-时间可能是类似于平面，而不是曲面，这样空间-时间可能会无穷大。因为我们可见的，我们称之为宇宙的区域，仅仅是多重宇宙的一片而已。而每一片宇宙中，根据量子力学，它是由有限的粒子建构的。在无限的宇宙中，有限的粒子进行着多种排序，但难免会重复。这就引出了平行宇宙的概念，即与我们生活的宇宙完全一样的宇宙存在着，在那个宇宙中，也有一个同样的你。当然也存在有些宇宙，个别粒子的排列与我们现有宇宙不同，所以导致那个宇宙跟我们现有的宇宙完全不同。

上面的逻辑说得通吗？如果它是真实存在的，我们又如何才能发现它们呢？

黑洞里面在发生着什么？

如果一个物体被吸入了黑洞，那会发生什么？根据现有理论，如果你扔一块铁到黑洞，你将不能获得后续发生的任何信息。这是因为黑洞的引力太强了，即使是光线也不能逃出黑洞。然而，量子力学的科学家说，量子的信息不能够被毁坏。

量子信息不同于我们存储在电脑中的0和1，或者存储在大脑中的信息。因为量子信息不提供确定的信息。例如，量子信息不会确切地计算棒球在力学中的运行轨道，它只是提供可能的落点。

黑洞在吞噬周边物体时，尽管光也难逃出来，但会有霍金辐射发生。简单来说，就是会有一些粒子在从黑洞的事件视界辐射出来。

对于霍金辐射，全球很多研究机构都在通过大型对撞机，模拟宇宙大爆炸来制造微型黑洞，来从中加以研究。但目前为止，尽管这个理论，学术界普遍认可，但迄今为止，没有观测到霍金辐射。

物理学上的四大未解之谜是什么

1 暗物质之谜 2 宇宙起源之谜 3 黑洞奇点之谜,黑洞的中心是否就是奇点 4 物质质量的最根本原因

希望采纳

求世界物理未解之谜

这里讲述的是一个现代物理学的故事：有两位在同一个大学、不同领域工作的科学家。一位研究的是远离地球的巨大物体，而另外一位则为身边的微小物质所着迷。为了满足人们的好奇心，一位制造出了世界上威力最强大的望远镜，另外一位则制造出了世界上最好的显微镜。当他们分别把自己的仪器对准了更加遥远和更加微小的物体时，他们开始观察到从所未见、或者说从未想象到过的结构和行为。他们激动不已，但是又非常懊丧，因为现有的理论无法解释他们观察到的现象。

有一天，两人离开自己的实验仪器去喝杯咖啡休息一下，正巧在系里的休息室里相遇，于是开始不无同情地讨论起如何解释他们所遇到的难题来。突然间，两人不约而同地意识到，他们虽然观察的是宇宙的两个相对的极端，但是他们观察到的却是同样的现象。就向盲人摸象一样，一位科学家抓住了它不断摆动的尾巴，另一位则抓住了它硕大的鼻子。在对照了笔记之后，两人才发现，其实他们抓住的是同一头动物。

如今的粒子物理学家和天文学家们所面对的正是这样的局面。物理学家们利用线性和环形粒子加速器作为他们高分辨率的"显微镜"，来研究那些小得看不见的粒子。天文学家们则利用十几台新的超大尺寸的望远镜，也在研究着同样做小的粒子，但是他们的研究对象是在太空里。这场奇异的信息撞车意味着，获取粒子物理学中圣杯般的成就--也就是对自然界所有四种力（电磁力、弱力、强力和引力）的统一的理解--将会部分地由天文学家获得。

这些工作所隐含的意义使科学家们兴奋不已，因为在以往，互不相干的现象的奇异结合曾经创造出了理解的飞跃。举例来说，毕达格拉斯就曾经证实了抽象数学可以应用于现实世界当中，从而使科学世界大受震动。而当牛顿发现行星的运动和苹果的掉落都是由于引力的作用时，人们对世界的理解发生了同样的飞跃。麦克斯韦尔统一了磁力和电力，从而创造出了物理学的新纪元。而这当中最伟大的理论统一者爱因斯坦，则是把物质、能量、空间和时间编织在了一起。

但是迄今为止，还没有人能够将量子力学的微小世界与我们透过望远镜所看到的广大世界编织在一起。当这两者走到一起时，物理学家们意识到，他们正在非常接近一个单一的"万物理论"，可以解释自然界万物的运行，它也就是人们长期以来所追寻的统一场论。

大约在两年前，在美国国家研究理事会的董事会的一次报告会对两种场的合并日程进行了表述之后，美国国家航空航天局的行政官丹尼尔·戈尔丁建议推出一份特别报告，对天文学家和物理学家们从彼此的研究中能够受益多少进行详细的表述。不久之前，该理事会的宇宙物理学委员会发布了这份报告，其中详细列举了十一个博大的谜团，其中的一些可能在十年内就得到解答。如果是这样的话，科学将发生历史上最伟大的一次飞跃。

让我们首先来看看，我们还不了解答案的是那些谜团呢？

谜团一 什么是暗物质

我们能够找到的普通物质大概只占宇宙的百分之四左右。我们的这个推论结果，是通过计算让星系聚集在一起、并且让他们以巨大的星团形式运动需要多少质量而得出来的。另一种给无法看见的物质称重的方式，是观察引力如何使来自遥远物质的光发生弯曲。每次测量都告诉天文学家们，宇宙中多数的物质是看不见的。

人们可能会禁不住认为宇宙一定是充满了灰尘或是由不动的恒星构成的黑色星云，并且满足于此，但是非常有说服力的论据表明事情并非如此。首先，尽管有办法发现即使是以最黑暗形式存在的物质，人们寻找丢失的星云和恒星的每一次尝试都失败了。第二，也是最有说服力的是，宇宙学家们已经可以对宇宙大爆炸之后所发生的核反应进行精确的计算，并且将预期的结果和实际的宇宙成分进行比较。这些计算表明，由人们熟悉的质子和中子组成的普通物质的总量，比起宇宙的总质量来要小很多，不论剩下的东西是什么，它都不太可能是由组成我们人类的物质所构成的。

正是这寻找宇宙中丢失的一部分的探索过程，让宇宙学家和粒子物理学家们聚在了一起。在未被发现的暗物质中，首要的候选者是微中子和其他两种粒子：线中子和轴粒子，这两种粒子是由一些物理理论所预测的，但是从未被人们探测到过。所有这三种粒子的电性都被认为是中性的，因此他们无法吸收或者反射光，但是又具有足够的稳定性，能够从宇宙大爆炸后的最初阶段留存下来。

谜团二 什么是暗能量

宇宙学近期的发现证实，普通物质和暗物质还不足以解释宇宙的结构。还有第三种成分未被发现，它并非物质，而是某种形式的暗能量。

这种神秘成分存在的第一批证据，来自于对宇宙几何形状的测量。爱因斯坦的理论认为，所有的物质都会改变它周围空间和时间的形状。因此，宇宙的整体形状就是由它内部全部的物质和能量来主宰的。近期对宇宙大爆炸遗留下来的辐射所进行的研究表明，宇宙的形状再简单不过了--它是扁平的！这个发现反过来也揭示出了宇宙的总体质量密度。但是在将所有的暗物质和普通物质的潜在来源加起来之后，天文学家们发现，他们还少了三分之二。

第二批证据提示人们，神秘的成分必定是一种能量。对远方的超新星进行观察之后，科学家们发现宇宙扩张的速度并不象他们原来所假定的那样在放慢；事实上，这种扩张的速度在增加之中。除非存在着一种遍布宇宙的、不断地将时间和空间的结构向外推出的排斥力，这种宇宙加速度是很难解释的。

暗能量为什么会产生一个排斥性的力场，这个问题有一点复杂。量子理论认为，虚无的粒子可以突然出现，存在极短的时间，然后再遁于无形。这就是说，宇宙的真空实际上并不是真正的空无一物。更恰当地说，空间充满了低级能量，这种能量是在虚粒子和它们的反物质伙伴短时间地存在和消失时所创造出来的，这个过程之后还有一个被称为真空能的非常小的场存留下来。

这种能量应该产生一种负的压力，或者说排斥力，因而也就解释了宇宙的扩张为什么是在加速。可以考虑这样一个类比：如果你把一个空的气密容器上的密封的活塞向后拉，你会在容器里制造出一个近似的真空。起初，活塞上几乎没有什么阻力，但是你拉出活塞越多，真空就越确实，活塞上产生的对抗力也就越大。尽管外太空的真空能是由量子力学奇异的定律，而不是由一个拉拽活塞的人灌输进去的，这个例子也足以说明负压力是如何产生排斥力的。

谜团三 从铁到铀这些重元素是怎样形成的

暗物质和可能存在的暗能量都是起源于宇宙最早期，也就是氦和理等元素诞生的时期。较重的元素稍后在恒星内部形成，核反应将质子和中子挤压在一起形成了新的原子核。例如，四个氢核（每个带一个质子）经过一系列的聚变形成了一个氦核（含有两个质子和两个中子）。这就是在太阳内部每时每刻所发生的事情，也就是这个过程带给了我们地球光和热。

但是聚变要产生比铁全党重的元素时，它需要非常多的中子。因此，天文学家们猜测较重的原子是在超新星的爆炸中形成的，这里现成中子的供应量非常充足，但是这个过程具体是如何发生的却无人知晓。更近一段时间，科学家们已经开始推断，至少有些最重的元素，如金和铅，是在当两颗中子星--那些小小的、燃烧殆尽的星体残骸--碰撞并形成黑洞时所发生的更强大的爆炸过程中生成的。

谜团四 微中子有质量吗

那些创造出重元素的核反应同样也创造出了大量幽灵般的亚原子微粒，它们被称为微中子，属于一组被称为轻子的粒子群，这其中还包括我们熟悉的电子、μ介子和陶粒子。由于微中子极少和普通物质发生相互作用，它们能够直接向我们展示恒星的内部的情况。当然，我们只有捕捉到并研究这些粒子才有可能做到这一点，不过物理学家们已经在学习和尝试着这样做了。

不久以前，物理学家们还认为微中子是没有质量的，但是最近的研究进展却表明，这些粒子可能有着很小的质量。与之相关的任何证据都会有助于验证一套理论，用它可以寻求对四种自然力之中的三种--电磁力、强力和弱力进行描述。即便是很小的一点点重量也能够叠加起来积少成多，因为从宇宙大爆炸中留存下来的粒子实在是不计其数。

谜团五 超高能粒子从何而来

来自宇宙空间，包括微中子、伽玛射线光子和各种其他的亚原子散粒子在内的各种粒子中，能量最强的被称为宇宙射线。它们无时无刻不在轰炸着地球，当你读着这篇文章的时候就有几束射线穿过你的身体。有时候，宇宙射线强大之极，他们必定是在威力惊人的催化剂作用下，产生于宇宙的加速器之中。科学家猜想，对它的来源有几种猜测：可能是宇宙大爆炸本身，可能是超新星发出的冲击波与黑洞发生撞击，也可能是星系中央的物质被吸入巨大的黑洞时所产生的加速作用。了解了这些粒子如何产生以及如何获得如此巨大的能量，将会让我们了解这些剧烈冲撞的物体的行为方式有所了解。

谜团六 是否需要引入新的光和物质理论，来解释在极高温度下所发生的事情

问题五中所提到的那些剧烈的撞击过程，留下了一些可以看见的辐射踪迹，其中伽玛射线尤为突出--它是普通光的表兄，但是却具有极高的能量。过去的三十多年中，天文学家们已经知道，这些射线所产生的、被成为伽玛射线爆发的明亮闪烁，每天都会从天空的各个方向任意地来到我们身边。近年来，他们已经查明了这些爆发的位置，初步可以确定它们来自于超新星强大的爆炸，以及中子星彼此之间以及中子星与黑洞的碰撞。但是当如此多的能量汇聚到一起时会发生什么事情呢？这个问题即便时至今日，也没有人能够做出多少解答来。在那种情况下，物质变得红热无比，它与辐射通过人们并不熟悉的方式交互发生作用，而辐射产生的光子彼此撞击在一起生成新的物质。物质和能量之间的区别这时变得模糊了。再加上磁力的因素，物理学家们对在这样可怕的场景下所发生的事情就只有大致猜测的份了，或许现行的理论根本就不足以对这些现象做出解释呢。

谜团七 在超高的温度和密度下是否存在物质的新状态

在能量极强的情况下，物质会进行一系列的转换，原子会分裂成其最小组分。这些组分就是被称为夸克和轻子的基本粒子，就目前我们所知，他们已经不能被分割成更小的部分了。夸克极容易和其他粒子结合，因此它们在自然界中从来未被单独观察到过，而是经常发现它们与其他的夸克相结合形成质子和中子（每个质子由三个夸克组成），而这些质子和中子又进一步与轻子（比如电子）结合而形成整个原子。例如，氢原子就是由一个围绕单个质子旋转的电子构成的。原子呢，它们又转而和其他的原子结合起来形成分子，比如水分子就是这样。随着温度的上升，分子又从如冰一样的固体状态，变成如水一样的液态，再变成如蒸汽一样的气态。

这些都是我们所了解的、可以预见的科学所告诉我们的，但是当温度和密度比地球上的要大数十亿倍的时候，组成原子的基本部分彼此可能会完全地被强硬拆开，从而形成由夸克和将夸克结合在一起的能量组成的等离子体。物理学家们正试图在长岛的一台粒子对撞机上创造出这种夸克--胶子式的物质状态来。而在物理学家们远远无法创造出来的更高的温度和压力之下，这种等离子体可能会转变成为一种新的物质或者能量形式。这种物质状态的转变还可能会揭示出自然界新的力的存在。

这些新的力将会加入到我们已知的一种调节夸克行为的力的行列中去。所谓的强力是将这些粒子结合在一起的主要媒介。而第二种被称为弱力的原子力，则可以将一种类型的夸克转变成另一种（夸克有着六种不同的"味道"一一上、下、迷人、奇异、顶上和底部）。

最后一种原子力，也就是电磁力，它可以将诸如质子和电子这样的带电粒子结合在一起。正如其名字所暗示的那样，强力是三种力之中最强有力的，它比电磁力要强劲100倍以上，而比弱力更是要强劲10000倍以上。粒子物理学家们怀疑，这三种力有可能是单一的能量场的三种不同的表现形式，这与电力和磁力分别代表一个电磁场的不同方面非常相似。实际上，物理学家们已经揭示出了电磁力和弱力之间潜在的统一性。

有些统一场理论认为，在宇宙大爆炸刚刚发生后的超热的原始宇宙之中，强力、弱力、电磁力和其他力只是一种力，其后随着宇宙的扩张和冷却它们逐渐分化。在新生的宇宙中可能会出现各种力的统一，正是这种可能性的存在，使粒子物理学家对天文学如此感兴趣，也使天文学家们转而向粒子物理学来试图寻找这些力在宇宙的诞生中可能扮演了什么样角色的答案。力的统一如果要发生，必须有一种超高质量的被称为线规玻色子的粒子存在。

如果它们存在的话，它们会让夸克转变成其它粒子，并引起位于每个原子中心的质子发生衰变。如果物理学家们能够证明粒子可以衰变，就足以说明有新的力存在。

谜团八 质子是不稳定的吗

假如你担心组成你身体的质子会解体，将你变成一堆基本粒子和游离能量的话，这不免多虑了。各种观察核试验都表明，质子必须至少在十亿万亿万亿年内保持稳定。尽管如此，许多科学家们仍然相信，如果三种原子力真的是一个单一的统一场的不同表现形式的话，那么我们上面提到过的具有炼金术般魔力的超质量玻色子将会不时地从夸克中产生出来，造成夸克以及由夸克组成的质子发生退化。

乍一看，你会觉得这些物理学家们的脑子一定是出了什么问题，因为身体小小的夸克怎么可能产生出种量超过它们本身10，000，000，000，000，000倍的庞大的玻色子呢？你这样想也很难怪。但是有这样一条海森堡不确定法则，它认为你永远无法同时知道一个粒子的动量和位置，而该法则正好间接地允许这样一个听起来荒谬绝伦的推断的存在。因此，一个庞大的玻色子从组成质子的小小夸克中闪现出来，存在非常短的一段时间，从而造成质子的退变并非没有可能。

谜团九 引力是什么

接下来就要说到万有引力的问题了，这种存在于小个的粒子之间的不成对力，同时也是将它们聚拢在一起的能量。当爱因斯坦将牛顿的理论加以改进之后，他将引力的概念予以延伸，考虑的对象也扩展到了极其巨大的引力场和以接近光速的速度运动的物体。这些延伸所引出的就是著名的相对论和时间--空间的概念。但是，爱因斯坦的理论并没有关注到量子力学这片极其微小物体的领地，因为万有引力在极小的规模上是可以忽略的，而不同于将原子聚拢在一起离散的小块能量的是，离散的小块引力在试验中从未被观察到。

尽管如此，自然界中仍然存在着一些极端的条件，能够让引力和微小的物质发生亲密的关系。例如，在黑洞的心脏附近，大量的物质都被挤压到量子空间之内，在极小的距离上，引力变得非常强大。同样的情况，在宇宙大爆炸前后密集的原始宇宙中也必定会出现的。

物理学家斯蒂芬·霍金发现了黑洞的一个特别问题，我们需要将量子力学和万有引力结合在一起，然后才能够就任何东西得到一个统一理论。霍金认为，任何东西，即便是光也无法从黑洞中逃出的断言严格来讲并不正确，黑洞周边的确在辐射出微弱的热能。根据他的理论，这种能量是黑洞附近的真空的粒子一反粒子配对实体化时所产生的。在粒子和反粒子这对冤家再度重新结合并互相毁灭之前，距离黑洞较近的粒子就被吸入了黑洞，而距离稍远的那个则以热量形式逃逸出来。这种热量的释放与先前被吸入黑洞的物质和能量状态没有任何明显的联系，这就违背了一条量子理论的定律，该定律规定，任何事件都必须能够追溯到先前的事件。要解释这个问题的话，就需要新的理论了。

谜团十 还有没有另外一度呢

在对引力真正性质的探索中，人们终究要思考这个问题：在我们能够轻易观察到的四度空间之上还会不会有其它一度呢？

为了做出解答，我们首先要知道，自然界究竟是不是实际上患了精神分裂症：我们是不是应当接受这样的理论，那就是有两种作用于不同范畴的力--作用于大的范畴，如星系之上的万有引力，以及作用于微小原子世界的其它三种力呢？统一场论的支持者们说，这是一派胡言--必然有某种方式能够让三种原子范畴的力和万有引力联系起来。或许是这样，但是联系起来谈何容易。

首先，万有引力是不成对的。爱因斯坦的广义相对论认为，万有引力与其说是力，还不如说是空间和时间的一种内在特性。依此道理，地球围绕着太阳旋转，并非是由于万有引力的吸引作用，而是因为它陷入了一个由太阳引起的时间--一空间的漩涡里，从而象一个大碗中快速旋转的一粒石子般在这个漩涡力旋转起来。其次，就我们所能探测到的引力而言，它是一种持续的现象，而自然界的其它各种力则是以分立的小片形式出现的。

所有这些都将我们引向了线理论者们和他们对引力的解释，那里面就提出了其他的度的概念。具有独创性的线理论宇宙模型在一个复杂的十一度世界中将万有引力与其它三种力组合在一起。

在这个世界--也就是我们的世界中--这些度中的七个都在小到我们无法注意到的区域内自我包裹着。让你的思考方式绕过这些额外的度的一种方式，就是在头脑中想象出一个蜘蛛网中的一根蛛丝的形状。对裸眼来说，这根细丝看上去像是一度的，但是在影像被高度放大时，就不难分辨出它是一个宽度、长度和深度都非常可观的物体。线理论者们认为，我们之所以看不到额外的度，是因为我们缺乏足够强有力的工具去分辨它们。

谜团十一 宇宙是如何开始的

如果自然界的四种力真的是一股单一的力，并且在低于数百万度的温度之下呈现不同的状态的话，那么在宇宙大爆炸时期的难以想象的火热和密集的宇宙之中，必然会存在过一块地方，在这里万有引力、强力、粒子和反粒子之间的区别变得毫无意义。爱因斯坦的关于物质和时间--空间的理论由于依存于我们较为熟悉的基准之上，还无法解释是什么东西使得火热的极微小的原始宇宙膨胀到如今我们所看到的样子的。我们甚至还不知道宇宙是否充满了物质。

根据现行的物理概念，早期宇宙中的呢能量应当混合生成了相等数量的物质和反物质，它们随后本来应该彼此毁灭的，但是某种神秘而非常有用的机理让天平向物质一方倾斜，从而留下了足够的物质而形成了布满恒星的星系。

幸运的是，原始的宇宙给我们留下了几条线索。其一就是宇宙微波背景辐射，它是大爆炸的余烬。几十年来，每当天文学家们观察宇宙的边缘时，他们所测量到的这种微弱的辐射的强弱都是相同的，于是天文学家们相信，这种一致性意味着宇宙大爆炸以空间一时间的扩张开始，而其展开的速度比光速还快。

但是，更近期的仔细观测则表明，宇宙背景辐射并不是完全均匀的。在受到五规律的扰动时，一小块空间与另外一小块空间的辐射还有着极细微的差别。会不会是早期宇宙中密度上随机的量子波动留下了这个印记呢？非常有可能。做出这个回答的，是芝加哥大学天体物理学学部的主席、同时也是提出这是一个基本问题的委员会的主席麦克尔·特纳做出的。特纳和其他许多的宇宙学家如今都确信，宇宙的团块--也就是其中点缀着星系和银河星团的广大的空旷区域--或许就是原始的、亚原子大小的宇宙的量子波动经过极大的放大后的样子。

正是这种无限大和无限小相结合，让量子物理学家和天文学家闲谈时走到一起，在不久的将来他们也必定对以上的十一个谜题做出解答。

困扰科学界近百年，无法解释却真是存在的物理问题是什么？

纵览人类文明数千年的发展历程，真正开始发生质变的，其实是发生在18世纪下半叶的第一次工业革命，这次的生产力变革不仅改变了人类的生活方式，还确定了科学对人类的帮助。

而在整个科学领域中，物理绝对是最让人无法忽视的学科，因为它是人类认识世界、探索世界的桥梁。

但是，对于一些问题即便是它也无法给出合理、科学的解释。下面就来看看四个让科学界束手无策近百年，甚至现在还是未解之谜的物理问题。

一、正反物质不对称之谜

1927年12月，物理学家保罗·狄拉克（Paul Adrien Maurice Dirac）在研究狄拉克方程时，意外的发现正解中竟然出现了负能量结果，从而提出了反物质的概念。

之后的科学家发现，如果将正物质和反物质放到一起，那么它们就会发生湮灭反应，产生极为巨大的能量，并且散发出耀眼的光芒。

其实不论是通过“狄拉克方程”推导，还是以人类正常思维思考，反物质的地位和正物质的地位都应该是相同的，并不存在谁比谁高级，或者谁比谁优先的说法。

简单的来说，正物质和反物质不论是数量还是其中蕴含的能量，都应该是相等和平衡的。也就意味着，若宇宙最初产生的正反物质相等，即便过了130多亿年，两者的应该还是相等的。

然而现实却并不是这样。根据科学家的研究和计算，宇宙中正物质的数量和反物质的数量悬殊极大，甚至只见正物质不见反物质。

会不会是反物质全部聚集在宇宙某处，从而导致人类没有发现呢？这种可能性在发现问题之初就被排除了，因为正反物质在一起会湮灭，放出巨大能量和耀眼光芒，但是宇宙中并没有发现这样的区域。

迄今为止，正反物质不对称之谜还在困扰绕着整个科学界，虽然不少科学家提出了各种猜想，但是这些猜想统统有难以自洽的地方。

二、暗物质之谜

经过对宇宙数千年的观察和研究，我们知道宇宙中的一切都在不停的运动，没有真正静止的东西，即静止是相对的、运动是绝对的，就连动辄几十万光年的星系也不例外。

在对物体运动的研究中，科学家们套用牛顿力学总结出了天体公转速度和到星系中心距离的关系，也就是随着到星系中心距离的不断增加，天体绕星系中心公转的速度会先增加然后再降低。

然而，观测结果却和理论结果大相径庭。在距离小的时候，确实和科学家们计算出的一样，可一旦距离超过某个特定数值，观测结果就会和理论结果完全相反。

对于这种奇异的现象，科学家们认为和宇宙中的暗物质有关，正是它改变了天体运行的规律，使得观测结果和理论结果不符。

根据科学家的研究，暗物质是均匀分布在宇宙中的各个角落的，并且它们的数量至少是可见物质的五倍以上。

虽然知道它们数量很多并且无处不在，但是暗物质的本质究竟是什么，人类至今仍然是一无所知。

三、中子寿命之谜

1932，英国物理学家詹姆斯·查德威克（James Chadwick）在原子核中发现了中子，打开了原子能时代的大门，而他本人也因此获得了1935的诺贝尔奖。

在对中子进行研究时，科学家们意外的发现中子也有“寿命”，也就是它的衰变期。目前，测量中子寿命主要有两个办法，一个是将部分中子放到密封的容器中，然后定时查看剩余数量，这种方法测得的寿命是14分39秒。

而第二个则是通过中子束，计算单位时间内产生的中子数量，这种方法测得的寿命是14分48秒。

估计大家都发现了，明明实验对象都是中子，但就因为实验方法不同，却得到了相差9秒的实验结果。

科学家们对此也是非常疑惑，要知道客观事实肯定不会因测量方法而改变，所以这就出现了两种可能，第一，实验方法有一个是错的。第二，中子衰变过程可能隐藏人类尚不知道的秘密，从而导致测量结果出现偏差。

所以直到今天，不仅9秒误差困扰着科学家们，中子的衰变周期同样同样一直困扰着科学家们。

四、地磁之谜

迄今为止，人类发现并认识地磁已经有近两千多年的时间了。而到了现代，在先进设备的帮助下人类对它的研究更是深入，但它还是隐藏着许多让人束手无策的谜团。

例如，通过测量设备科学家们发现，近些年地球磁场正在不断的偏移，而且偏移的速度还非常的快，这使得科学家们不得不紧急修改地磁模型。

当然了，地磁偏移虽然听着非常吓人，并且确实也会造成严重后果，但其实它并不是极为罕见的现象，因为早在1906年的时候，科学家们就发现地磁曾经偏移过。

1962年，通过对地层种种细节的研究，科学家们认为在78万年前，地磁曾有过一次巨大的逆转，这次逆转持续了大约近万年的时间，然后才变成了今天我们观测到的状态。

虽然说地磁偏转不是罕见的现象，但它为什么会偏转，并且偏转究竟有没有什么规律，却是人类至今难解的谜。

更为主要的是，通过对地质的研究，科学家们发现近百万年地磁偏转的次数和速度，远远超过几亿和几十亿年之前。至于为什么会这样，科学家们也无法给合理的解释。

以上就是让科学界束手无策近百年的4个问题。而这样的问题其实还有很多，希望在未来的发展中，人类能够解开这些谜团。

物理学未解之谜

100年前，德因数学家戴维·希尔伯特在巴黎的国际数学家大会上以一番发人深省的

话语开始了他划时代的讲话。他在讲话中罗列了当时尚未解决的23个重大难题。希尔伯特

宣称：“—个伟大时代的结束，不仅要求我们回首过去，而且还引导我们回首对未知的将

来进行深思。”随着又一个世纪——实际上是整整一个千年纪元——的结束，有一种要求

显得比以往任何时候更为紧迫，那就是通过罗列最引人入胜的宇宙之谜来显示人类的无知

。

今年5月，马萨诸塞州剑桥的克莱数学学会仿效希尔伯特，在巴黎宣布了7道“千年大

奖难题”，每道题悬赏100万美元征求解答。

无独有偶，上月，存圣巴巴拉加州大学，物理学家们像通常那样不事张扬地结束了一

次有关超弦理论的会议。他们的最后一次讨论题为“干年疯狂”，议程是挑选出他们领域

中10个最匪夷所思的问题。这就像是一场由科学界最聪明的一批人参加的荒岛游戏。

圣巴巴拉加州大学的理论物理学家戴维·格罗斯在公布选出的问题时说：“我是这样

考虑的：如果我从现在起昏迷100年，当我醒来时，我会问什么问题。”

在剔除一些大法问答的问题(例如“怎样获得终身职位?”)后，评委们列出了足够让

物理学家忙上100年的难题。尽管没有任何悬赏，不过，解决下列问题中的任何一个差不

多都能保证获得诺贝尔奖。

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吏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沦。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”( mother of alltheories)。

3．质子的寿命有多长，如何来理解?

以前人们认为质子与中子不同，它永远不会分裂成更小的颗粒。这曾被当成真理。然

而在70年代，理论物理学家认识到，他们提出的各种可能成为“大一统理论”——该理论

把除引力外的所有作用力汇于一炉——的理论暗示：质子必须是不稳定的。只要有足够长

的时间，在极其偶然的情况下，质子是会分裂的。

办法是捕捉到正在死去的质子。许多年来，实验人员一直在地下实验空中密切注视大

型的水槽，等待着原子内部质子的死去。但迄今未止质子的死亡率是零，这意味着要么质

子十分稳定，要么它们的寿命很长——估计在10亿亿亿亿年以上。

4．自然界是超对称的吗？如果是，超对称性是如何破灭的?

许多物理学家认为，把包括引力在内的所有作用力统一成为单一的理论要求证明两种

差异极大的粒子实际上存在密切的关系，这种关系就是所谓的超对称现象。

第一种粒子是费密子，可以把它们粗略地说成是物质的基本组件，就像质子、电子和

中子一样。它们聚集在一起组成物质。另一种粒子是玻色子，它们是传递作用力的粒子，

类似于传递光的光子。在超对称的条件下，每一个费密子都有一个与之对应的玻色子，反

之亦然。

物理学家有杜撰古怪名字的冲动，他们把所谓的超级对称粒子称为“Sparticle”。

但由于在自然界 中还没有观察到5particle，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，肯定还存存着另外六个维数，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 ll维的超引力，它包含5种相容的超弦理论

)是多少?这一理论是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 l l维理论框

架。但情况却因此变得更加复杂。

在 M里论前，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

子的物质增加了一种叫做“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——无沦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·普雷希尔和斯蒂芬·

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

把一个夸克或脑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。

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现在还有什么科学上的未解之谜呢/谢谢了，大神帮忙啊

21世纪，科学上的未解之谜 地球生命起源之谜 地球的年龄约为45亿年，地球生命形态最初出现的时间可追溯到30亿年前。地球生命的起源一直是一个争议颇多的问题。现代科学诞生以前，流传着一种“生物自然发生”的观念。 如今，科学家们对生命起源问题的认识比起17世纪和18世纪的认识要深刻得多。他们从多方面提出了地球生命起源的线索。但问题的答案依然是扑朔迷离。 线索一：原始地球大气是有机分子的诞生地，然后产生了生命。首先需要了解的一个问题是：有机分子为什么会取得如此辉煌的胜利？这主要是因为有机分子的原子组合比较牢固，但这些原子很难自行组合。要造出一种含碳原子的、相互密合和有序的多元子结构比造出诸如硅-氧结构之类的东西要困难得多。然而，这种基于碳原子的结构一旦造出，它所具有的独特的复杂性就会无限期地保持下去，最终导致生命系统的诞生。 线索二：火山孕育生命。原始地球火山活动频繁。在太古代存在深海火山，它的地质条件类似于现代深海洋中脊，生命化学合成的一系列反应就在那里发生，有机分子在那里形成，最后原始生命就在那里诞生。 线索三：天外起源说。1990年，美国国家航空航天局的凯文.吉林斯扑提出，白垩纪-第三纪界线附近地层的有机尘埃是由于一颗或几颗彗星掠过地球时留下的氨基酸形成的。在地球形成早期，彗星也能以这种方式将有机物质像下小雨一样洒落在地球下，这就是地球上的生命之源。 另外，落到地面的流星体也为研究太阳系的起源和演化、生命起源提供了宝贵的线索。 线索四：黏土矿物晶体。黏土这种地球上最常见的物质是最初的生命物质。黏土矿物是一种微小的晶体，黏土矿物晶体具有生命系统的某些关键特征。比如，有些矿物晶体可以在有限的程度上模仿植物的光合作用。在紫外线的照射下，某些结构简单的铁盐溶于水中之后可以使二氧化碳凝固，并将它合成如甲酸之类的小有机分子。同样固氮作用也是有机物中一种非常复杂的反应过程。这种复杂的反应过程也在一些矿物中有限程度地被加以模仿。作为砂的一种次级成分，含铁的二氧化钛也具有固氮的能力。当太阳光照射到这种物质潮湿的晶体之上，这时就会有少量的氮转化为氨，相比之下氨比较容易发展成为氨基酸之类的较大分子。这些有机分子的形成可能为生命的诞生奠定基础。 衰老之谜 据报道，发达国家现在的平均寿命男人75岁，女人80岁，比过去多了大约25年。目前，可信的寿命最长的正式记录是1997年去世的卡蒙特夫人，享年122岁。但是，人的寿命为什么有长有短，人类为什么会衰老呢？ 美国得克萨斯州立大学西南医学中心的科学家莱特和谢伊认为他们发现了细胞衰老的秘密。人类细胞的生长是通过细胞分裂。但是，细胞分裂的次数是有限的，经过多次的分裂后便会停止，即衰老了。这种现象与细胞内的染色体有关，每一条染色体的末端都由端粒所保护。当细胞分裂一次，染色体的端粒便会短一些，直到细胞不能再分裂。而有些生殖细胞和癌细胞却没有这种酶。只要把端粒酶加进人类正常的细胞内，便能延长细胞的生命，使它们正常分裂和生长，维持细胞的青春状况。 芝加哥伊利诺伊大学的研究者们则提出，衰老的秘密可能就位于一个名叫P21的特定基因上。它的作用相当于一个基因紧急制动闸，通常，它会让受到毒素污染或者辐射破坏的细胞停止生长。分子基因学教授伊戈尔.罗宾逊分析了P21基因对上千个其他基因的影响。他惊奇地发现，那些受影响的基因变成了平滑粒状，并且停止了生长，即它们衰老了。 这些研究从不同侧面为人们在新的世纪里全面提示衰老之谜奠定很好的基础，但短期内青春依然唤不回。 超光速可能吗 爱因斯坦在狭义相对论中指出，光速是任何物体运动速度的极限，任何物体的运动速度都不可能超过光速。 光速真的不能超越吗？许多人发出了这样的疑问。 可能性之一：到目前为止，除引力外的所有的物理作用都符合相对论量子场论。据这个理论，任何作用不可能以超过光速的速度传播。但是这个理论不能保证将来不会发现它无法描述的粒子或相互作用。在将来更完善的理论中，也无法保证光速仍然是速度的上限。比如，有人从理论上预言快子的存在，它具有超过光速的瞬时速度。另外，一种粒子可以衰变成其他粒子，包括以光速运动的光子。现在，经典物理学家还无法具体描述衰变的细节，无法否定通过衰变产生超光速粒子的可能性。另外，既然存在始终以光速运动的光子，存在以低于光速运动的粒子，为什么不能有始终以高于光速运动的粒子呢？ 可能性之二：卡西米尔效应也让人们得到了超越光速的希望。当两块不带电荷的导体板距离非常接近时，它们之间会有非常微弱但可测量的力，这就是卡西米尔效应。计算表明，在两块金属板之间横向运动的光子其速度略大于光速。 地外生命存在吗 从文明诞生的那一天起，人们就对地外文明产生兴趣。 20世纪50年代以来，由于观测技术和研究手段的进步，越来越多的星际有机物质被探测到。1969年，斯奈德观测到宇宙空间中有机分子甲醛的光谱线，轰动了世界，被誉为20世纪60年代天体物理的重大发现。近年来，天文学家们利用亚利桑那州基特山顶一架12米太空望远镜对银河进行观测时，在一团星云中发现了糖类。它的发现也使天体生物学家们感到格外兴奋，因为这种由碳、氧和氢元素组成的分子很容易与其他分子结合形成核糖。核糖是DNA的基本组成部分，而DNA正是所有活的生物体中遗传信息的化学载体。而美国伊利诺斯州立大学的射电天文学家路易斯.辛德在靠近银河系中心的星云中还发现了有机分子——氨基酸。迄今为止，天文学家们在太空中已发现几十种星际有机分子。星际有机分子的普遍存在启示我们，宇宙中具备产生生命条件的行星为数不少，在那些行星上可能会出现生命，乃至进化为智慧生物。 光合作用之谜 光合作用是地球上最重要的化学反应之一，它的起源是自然界最重大的事件之一。当光波照射在植物上时，植物叶绿素可吸收不同波长的光能，光能经分子间的传递作用到达反应中心并在那里发生光化学反应，将光能转化为化学能。从此，光合生物只要进行“日光浴”就能源源不断地获得能量。光合作用还使得地球大气层富含氧气，导致复杂生命的繁衍。 光合作用的发现至今已有200多年历史。20世纪20年代以来，国际上光合作用的研究虽曾多次获得诺贝尔奖，但其机理仍未被彻底了解。 另外，光合作用的起源和演化的秘密也有待科学家们去破译。经过数十年的研究，生化学家已经知道，光合作用大约在25亿年前演化自细菌，它包含一系列精巧和快速的化学反应。但是，正如美国亚利桑那州立大学的生化学家罗伯特.布兰肯希普所说，光合作用如何演化而来一直是一大谜团，要追踪光合作用的发展史非常困难。 人脑之谜 脑是如何工作的？记忆是如何形成的？人的精神、意识和个性是怎样由大脑产生的？千百年来，这些问题一直让人们困惑不解，脑被蒙上一层神秘的面纱。 人脑处于仿佛度身定做的颅骨中，远离躯体的其他部位，其黏稠度与半熟的鸡蛋相似，而且没有任何部分是运动着的。这给人们对大脑的研究带来巨大的麻烦，人们对大脑的了解远比对身体其他部分的了解要少得多和晚得多，道理就在于此。 脑的科学研究首先借助于盛行于医学界的X射线探测。 神经心理学的研究在正电子发射断层扫描仪（PET）发明后达到第二个高峰。 但是，PET需要注射有放射性的药物，一个人不能做多次，而且成本昂贵。所以，当功能性核磁共振仪一问世，它立刻成了心理学家梦寐以求的工具，他们希望借用这种仪器解开人类的心智之谜。该技术利用了氧是由血红蛋白携带的这个原理，即氧的含量会影响血红蛋白的磁学特性，而这些特性可以在磁场中加以监测。 近年来，科学家还发明了两种无接触的大脑探测技术。 这两种探测技术之一是脑磁图（MEG）。MEG测量的是脑神经细胞内的电流，直接检测神经元的电活动，而不是检测神经元活动的间接反应（代谢变化）。因此，MEG直接给出了因自发或诱发而引起的大脑活动的功能信息。但是，目前它只对脑外区的测定才是精确的。另一种是由英国苏萨克斯大学的特里.克拉克发明的。他利用高度灵敏的电位计，在不必直接接触病人的情形下，可以直接探测病人脑中的电位变化，使病人免受皮肉之苦。 通过运用这些技术，人们对脑内的情况将越来越清楚。但是，这些技术的真正潜力还在将来，到那个时候，它们的空间和时间分辨能力将与脑细胞的实际情况更加匹配，成为我们了解脑的活动的新窗口。到那时，脑的秘密以及意识（起源于250万年前）之谜将大白于天下。

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