下载文档原格式
1900年，据说英国物理学家凯尔文勋爵（Lord Kelvin）曾宣称：“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。
在里面你会学到平行宇宙，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。
为何时间在不停流逝？时间之所以向前移动，是因为宇宙中一种叫做“熵”的性质，大体上被定义为无序的程度，只会增加，所以在它发生之后，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，是谁把大量的能量排列在在一个很小的空间里？是否存在平行宇宙？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，那么我们可以看到的区域（我们认为是“宇宙”）只是无限大的“多元宇宙”中的一个补丁。
同时，量子力学定律规定，每个宇宙补丁中只有有限数量的可能粒子配置（10^10^122个不同的可能性）。
因此，有了无限多个宇宙斑块，它们内部的粒子排列被迫重复——无限多次。
这意味着有无限多的平行宇宙：与我们完全相同的宇宙斑块（包含与你完全相同的人），以及仅因一个粒子位置不同的斑块，因两个粒子位置不同的斑块，等等，直至完全不同于我们的斑块。
虽然现在仍然无法证实这是真实存在的。
宇宙的命运是什么？宇宙的命运在很大程度上取决于一个未知的因素：Ω，一个测量整个宇宙物质和能量密度的指标。
如果Ω大于1，时空就会像一个巨大球体的表面一样“闭合”。
如果没有暗能量，这样的宇宙将最终停止膨胀，而开始收缩，最终在一个被称为“大危机”的事件中自我坍塌。
如果宇宙是封闭的，但有暗能量，球形宇宙将永远膨胀。
科学家无法解释的十个奇怪事
1.宇宙暗能量：科学家发现宇宙中大约有70%的能量来源不明，这被称为暗能量。
目前还没有找到暗能量的解释和来源。
2. 外星生命：虽然科学家已经在宇宙中发现了数千个行星，但我们仍然不知道外星生命是否存在，以及它们的形式和特征。
3. 太阳黑子周期：太阳黑子是太阳表面上的暗斑，它们的数量会随着时间呈现周期性变化，但科学家仍无法完全解释这个周期。
4. 地球磁场翻转：地球的磁场会不时翻转，这是由于地球内部的液态金属运动所导致的。
但科学家仍然不知道为什么这种现象会发生。
5. 负质量物质：负质量物质是一种假想的物质，它具有负的质量和重力。
但目前还没有发现任何负质量物质的证据。
6. 超导：超导是一种物质在低温下具有零电阻和完美导电性的现象。
科学家还无法完全解释为什么某些物质会表现出超导性质。
7. 心灵感应：有些人声称自己拥有心灵感应的能力，可以通过精神力量来影响他人或事物。
但这种现象目前还没有被科学所证实。
8. 地球上的生命起源：尽管科学家已经在地球上发现了许多生物，但我们仍无法确定生命是如何在地球上起源的。
9. 宇宙中的暗物质：暗物质是宇宙中大约27%的物质，但科学家仍无法确定它的组成和性质。
10. 时间旅行：尽管时间旅行在科幻小说和电影中很常见，但科学家仍无法确定是否有可能在现实中实现时间旅行。
⼈类迄今为⽌仍然未解的10⼤物理学难题为什么反物质的数量⽐物质更少？1 为什么反物质的数量⽐物质更少？对于每种类型的粒⼦，都有⼀个具有相同性质，但电荷相反的的双重反粒⼦存在。
如果物质与反物质相遇，则两者⽴即飞灰湮灭。
如果反物质和物质具有相同的性质，为什么宇宙当中的物质与反物质数量不是相等？暗物质是什么？2 暗物质是什么？宇宙学家认为，宇宙只有约5％是可见的，它们由数⼗亿个星系，恒星和⾏星组成，包括我们的银河系。
那么“暗物质”究竟是什么？暗物质不发光，它们在占宇宙中所占⽐例⼤约25％。
什么是暗能量？3 什么是暗能量？宇宙中绝⼤部分的内容（70％）是以未知能量的形式存在，我们称之为“暗能量”。
暗能量究竟是什么？我们对这种神秘的，反重⼒形式存在，不符合标准物理规律的物质⼏乎⼀⽆所知。
平⾏宇宙真的存在吗？4 平⾏宇宙真的存在吗？⼀些天体物理学家认为，可见的宇宙只不过是⽆数的宇宙类型之⼀。
根据量⼦物理学理论，有限数量的粒⼦排列会在多元宇宙中⼀再重复。
这意味着，在平⾏宇宙中，我们世界会存在精确的副本（包括你⾃⼰！），可能会有两个或者⽆限多的副本！但是，我们为⽌还没有发现平⾏宇宙的存在。
宇宙的终极结局是什么？5 宇宙的终极结局是什么？如果宇宙⼤爆炸理论⽆法得到进⼀步证实，宇宙的最终命运可能很难找到答案。
有很多设想：⽐如宇宙⼤崩溃，宇宙⼤冰冻，宇宙⼤裂开，这些理论设想都试图预测宇宙的最后场景，但我们没有确定的答案。
⽬前来讲，⼈类⽂明（和任何具有智慧外星⼈⽣命⽽⾔），宇宙的最终时刻来临之前，我们可能早就不再了。
但时间不会结束，是吗？为什么时间显⽰为线性？6 为什么时间显⽰为线性？时间，如⽜顿所定义，在物理学上是⼀个常数。
⽜顿⼒学按时间顺序组织时刻或事件的顺序。
但科学证据表明，时间是循环的和⾮线性的;理论上，时间可以减缓，停⽌或逆转。
为什么时间给⼈的印象是流动，线性和不可逆转的？意识如何影响现实？7 意识如何影响现实？如果你想考验⼀个量⼦物理学家或科学哲学家的⽔平，就要提出“测量问题”。
世界上最具悬念的未解之谜作者：1.复活节岛的摩艾像从南美智利海边向西3800km的复活节岛屿，耸立着1000多座巨大的石像，每座石像高度大约4-5M,重量20t,最大的有90t,大约在公元800-900年建造。
有人认为是为了追思死去了的部族的重要人物而建造。
但岛周围没有丰富的材料，在兴建时也需要大量的人力。
石像为何会、如何存在至今依然是谜。
2.水晶骷髅1926年在洪都拉斯的玛雅文明的故址被发现了的水晶的雕刻。
摘下下颚的那一部份，从下部碰一下某个祝棵，两眼会发光。
尽管从解剖学角度看来，大致是正确模刻人类的头盖骨，但齿列紧密相咬的精巧程度实在令人叹服。
还有个让人吃惊的制作方法: 牙齿有一部份明显地是使用旋转一类的工具切削了的痕迹。
使这个精致的工艺品能上下合并，旋转工具在当时的技术水准想是无论如何不可能存在的吧，使水晶头骨之迷更加令人费解。
3.玛雅文化中的飞行器是存在于公元500-800的南美哥伦比亚繁荣的えたシエヌ文化的遗物，长度6cm ，宽度5cm ，高度1.5cm的这个装饰品在发掘当初，是王族使用的垂饰，被当作一种“动物形态像”的眼睛。
但是，动物学者在形态已知的各种动物中也没发现类似的。
于是向航空力学的专家们委托进行分析: 结果机头、座舱、主翼、机身、垂直尾翼、水平尾翼一应具全，形态、平衡完全符合航空力学的理论，于是这个装饰品便被称为“黄金航天飞机”。
4.挪亚方舟这个是圣经的一节，讲的是神耶和华发大洪水毁灭人类只留下一家人幸存的故事，而他们避难所乘的船就是挪亚方舟。
由于这个大家都知道，不写了。
这张图片说的1973年美国利用人造卫星侦察前苏联在南翼高加索边界地区部署飞弹的情报时，极其偶然地拍摄到终年冰封的亚拉腊峰上，有一块庞大及呈现明显长方形的「异物」。
由于《圣经》记载挪亚方舟正是停泊在亚拉腊峰附近的地方，所以传出那件"异物" 。
5.宙斯神像在希腊神话方面，最高神宙斯支配着政治，法律，道德等人类生活。
探索未知领域物理学中的未解之谜物理学作为自然科学的一门重要学科，致力于研究自然界的规律和现象。
多年来，物理学家们通过不断的观察、实验和理论研究，取得了许多重要的突破和成果。
然而，在物理学的发展过程中，仍有一些未解之谜令科学家们踌躇不前，挑战着我们的智慧和创造力。
一、黑洞：引力之谜的终极测试黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，由于其巨大的引力场，甚至连光线都无法逃离。
尽管我们对黑洞的存在有着很多证据，但对于黑洞内部的结构和黑洞与时间、空间的关系，我们仍然一无所知。
为了解决这个问题，科学家们运用爱因斯坦的广义相对论和量子力学等理论，试图揭示黑洞的内部机理。
二、暗物质：宇宙构造之谜暗物质是宇宙中组成最主要的成分之一，占据了大约27%的宇宙能量密度。
然而，与我们熟悉的物质不同的是，暗物质对光没有反应，无法直接被探测到。
科学家们通过研究星系旋转速度和宇宙微波背景辐射等数据，确认了暗物质的存在。
然而，暗物质的组成、特性和作用机理依然是未解之谜。
未来的研究可能通过粒子物理实验等途径，进一步解决这个谜题。
三、量子纠缠：奇妙的非局域性量子纠缠是量子力学中一个令人费解的概念，描述了两个或多个粒子之间的非局域性，即一个粒子的状态的改变会立即影响到另一个粒子的状态，即使它们之间的距离很远。
这种现象被爱因斯坦称为“幽灵般的作用距离”，挑战着我们对真实世界的理解。
由于量子纠缠在实际应用中具有潜在的重要性，因此理解量子纠缠的本质成为当代物理学的重要课题。
四、宇宙膨胀：伽莫夫引力之谜宇宙膨胀是一个备受关注的话题，也是宇宙学中一个重要的未解之谜。
尽管宇宙膨胀的现象已被广泛观测到，但导致宇宙加速膨胀的因素尚不清晰。
科学家们提出了伽莫夫引力的概念，假设存在一种无害标准模型中不存在的能量形式，称为暗能量，推动宇宙膨胀。
然而，暗能量的本质和来源仍然是未解的谜题。
五、量子重力：微观与宏观的对立量子力学和广义相对论分别描述了微观世界和宏观世界的物理规律，但两者之间的矛盾却一直困扰着物理学家。
物理学中的世界级难题与未解之谜彭亚峰pengyf5@2016年12月15日于北京一.世界级难题当今物理学中存在不少的问题，有些问题非常难以解决而成为世界级难题。
有的难题已经历经了三百多年；有的难题在众多科学家的努力下也一筹莫展；有的难题在计算机的辅助运算下也未能破解。
划分世界级难题的依据是什么？1900年，数学家希尔伯特曾经提出了数学上的23个难题。
物理学中的世界级难题却没有像数学中的23个难题那样有着统一的标准内容。
这样就有必要提出一个划分标准。
如果一个问题存在长达百年，也就是说大约经过了三四代人的努力仍然未能得到解决，就可以将该问题作为世界级难题了。
以下是作者了解到的部分物理学世界级难题。
如果您了解更多的内容，欢迎交流探讨。
No. 1万有引力的作用机制问题众所周知，牛顿于三百多年前发现了万有引力的作用规律。
对于引力是如何产生的之问题，牛顿却未能给出答案。
20世纪初，爱因斯坦在广义相对论中建立不同的引力理论，指出引力是物质存在影响了空间形变的结果，物体沿弯曲空间中的“直线”运动。
广义相对论运用了引力质量与惯性质量等效这一现象与事实，却未能指出为什么；对于暗物质引力问题也束手无策。
广义相对论预言的“引力波”虽然已经声称得到了实验的证实，却未指出与万有引力对称的斥力是否存在。
爱因斯坦后半生曾致力于研究相互作用的大统一，但未能如愿以偿。
量子理论已经提出了近一个世纪，然而量子引力理论仍然未能建立。
各种弦理论/超弦理论被认为是最有可能解决四种相互作用的统一理论，但目前仍然未能解决理论面临的各种问题。
判断引力理论完善与否的必要条件有：（1）揭示引力的作用机制及其本质。
（2）完善引力的性质；解释引力质量与惯性质量等效的根本原因；解决与万有引力对称的斥力是否存在，在什么条件下存在的问题。
（3）解决力的统一问题。
（4）解决量子引力理论的建立问题。
（5）解决暗物质引力问题，明确广义相对论中“引力”的本质。
（6）协调各个引力理论，解决理论之间的相融性、兼容性问题。
科学无法解释世界十大未解之谜
1. 黑暗物质和黑暗能量：它们占据了宇宙的95％左右，但科学家们无法直接探测到它们，也无法解释它们的具体成分和作用机制。
2. 宇宙加速膨胀：科学家们发现宇宙不仅在扩大，而且在加速膨胀，但是无法解释这背后的原因和机制。
3. 生命起源：目前尚无法解释生命是如何在地球上诞生的，虽然有一些假说，但仍缺乏确凿的证据。
4. 意识的本质：我们不知道意识是由大脑产生的还是大脑仅是意识的接收器，这是一个令人困惑的问题，也是哲学和神经科学的研究重点。
5. 光速：光速是宇宙中最快的速度，但科学家们仍无法解释为什么光速是这样的，或者为什么不能更快或更慢。
6. 大爆炸之前的时空：大爆炸是宇宙的起源，但是我们无法解释在大爆炸之前的时空是如何存在的，或者说它是否存在过。
7. 宇宙的存在：为什么宇宙会存在？这是一个哲学上的问题，但也有科学家在探究其中的物理学和天文学原因。
8. 异象的力量：神秘的异象力量是有史以来最古老的未解之谜之一，尽管有很多传说和神话，我们仍无法解释它们的本质和存在方式。
9. 物理精度：物理理论是如此精确，以至于任何偏差都会被视为误差，但我们无法解释为什么它们如此精确。
10. 时间旅行：虽然时间旅行仍然只是科幻小说中的想象，但科学界一直在努力寻找实现时间旅行的方法，尽管这仍然是一个未解之谜。
物理学十大未解之谜是一个相对主观的问题，因为科学研究的进展是不断变化的，新的理论和方法可能会揭示更多未知的领域。
以下是一些在物理学领域仍存在争议和未解之谜的例子：1. 暗物质和暗能量：尽管宇宙中大部分物质和能量都是我们看不见的，但我们知道它们确实存在。
暗物质和暗能量的性质和起源仍然是一个未解之谜。
2. 量子引力：在理论上，量子引力是描述引力在量子层面上如何运作的理论。
然而，到目前为止，我们还没有找到一个令人信服的理论来解释量子引力。
3. 黑洞的信息悖论：黑洞的信息悖论是一个关于量子力学和广义相对论之间相互作用的问题。
根据量子力学，信息是守恒的，但广义相对论表明黑洞可以吞噬信息。
这两个理论之间的冲突仍然是一个未解之谜。
4. 夸克禁闭：夸克是质子和中子的基本组成单元，但在理论上，它们应该可以在自由状态下存在。
然而，在现实中，我们从未观察到自由的夸克。
这是为什么夸克在自然界中始终以组合形式出现的原因，但具体机制仍然是一个未解之谜。
5. 粒子物理的标准模型：标准模型是描述基本粒子和相互作用的最佳理论。
然而，它有许多局限性，例如不能解释引力，不能解释暗物质的存在等。
寻找超越标准模型的新理论仍然是物理学的一个重要目标。
6. 量子计算机：量子计算机是一种利用量子力学原理进行信息处理的机器。
尽管我们已经取得了一些进展，但要实现可扩展的量子计算机仍然是一个巨大的挑战。
7. 弦理论：弦理论是一种尝试将引力与量子力学统一的理论。
然而，弦理论非常复杂，且至今尚未找到实验证据来验证其预测。
8. 量子纠缠：量子纠缠是量子力学中的一个现象，描述了两个或多个粒子之间的强烈关联。
这种关联的起源和性质仍然是一个未解之谜。
9. 相对论的重力：广义相对论是描述引力如何影响时空的理论。
然而，这个理论在量子层面上并不自洽。
寻找一个将引力与量子力学统一的理论仍然是物理学的一个重要目标。
10. 宇宙的起源和演化：宇宙的起源和演化是物理学和天文学中的核心问题。
困扰世界的十大物理学难题
1. 宇宙暗能量：宇宙暗能量是一种仍未完全理解的力量，被认为是引起宇宙膨胀加速的原因之一。
2. 宇宙暗物质：暗物质是一种未知的物质形态，占据了宇宙中大部分的质量，但并不与光相互作用，使其难以探测和理解。
3. 弦理论与量子引力：弦理论是试图将量子力学和引力统一起来的物理理论，但仍存在很多尚未解决的问题。
4. 黑洞信息悖论：根据量子力学的原理，信息不应该消失，但目前我们对于黑洞内部发生的事情仍缺乏完全的理解，黑洞是否能保持信息的完整性仍存在争议。
5. 超导性的起源：尽管我们已经发现了许多超导体，但我们仍未完全理解超导性的起源和机制。
6. 宇宙的起源：宇宙的起源是一个被广泛讨论的难题，尚未找到完全令人满意的解释。
7. 时间箭头：时间箭头是指宇宙中时间的单向性，为什么我们只能沿着一个方向感知时间的流逝仍然是一个谜。
8. 超对称性破缺：超对称性是一种理论预言，认为每种粒子都存在一个超对称的伙伴粒子，但仍未发现证据支持这一理论。
9. 引力波的来源与细节：引力波是爱因斯坦广义相对论的预言，
但目前我们对引力波的具体来源和产生机制仍知之甚少。
10. 量子力学与相对论的统一：量子力学和相对论是两个非常成功的物理理论，但将它们统一起来仍然是一个巨大的挑战。
物理世界11个未解之谜默认分类 2009-01-20 09:36 阅读64 评论0字号：大中小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。
2 z) w; n. x) m2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。
