在物理宇宙學中，暗能量是一種充溢空間的、增加宇宙膨脹速度的難以察覺的能量形式。暗能量假說是當今對宇宙加速膨脹的觀測結果的解釋中最為流行的一種。暗能量傾向于增加宇宙膨脹速度。在最廣泛接受的暗能量模型中，它是一個“宇宙常數(shù)”：空間本身的固有屬性，它具有“負壓力”驅動空間。隨著空間的擴大，更多的空間被創(chuàng)造出來，隨之而來的是更多的暗能量。近幾年完成的關于超過20萬座星系的調查，似乎確定了暗能量的存在。但是，物理學者仍舊無法精確地描述與解釋暗能量的物理性質。所以暗能量到底什么，成為物理世紀難題。

物理學未解之謎有哪些？想必不少人同小編一樣，對這個問題十分耳熟。宇宙的終極命運是物理宇宙學中一個主要的議題。幾乎可以肯定的是，地球終將會死亡，然而不確定的是，宇宙本身何時會死亡，以及如何死亡。我們唯一能確定的是，未來它將會發(fā)生。一些科學家認為宇宙將會在“熱寂”中毀滅，而“熱寂”將會使不同物體間的熱量差異變?yōu)榱?。最終，整個宇宙將會在絕對零度以上的溫度(-459.67華氏度)中凍結。也有“大擠壓”理論，“大變動”理論或者宇宙“大撕裂”，暗能量會膨脹，變得更大，把銀河撕成碎片？

在宇宙中，為什么偵測實驗結果顯示，物質比反物質多很多？人們假設宇宙會對稱地對待物質和反物質，因此，在大爆炸應該制造出等量的物質和反物質。如果發(fā)生這種情況，這兩種物質就會完全湮滅。但是，宇宙的狀況并不是這樣。在大爆炸發(fā)生之后，一定有某些物理定律不平等地作用于物質與反物質，才會導致有多余的物質沒有被湮滅。那么這些物理定律為何？在最初宇宙是否有某些作用力存在，但是后來隨著宇宙演化，這些作用力已消失無蹤？對此，沒有公認的合理解釋。它也成為世界最難物理難題。

在電子、光子和其他基本粒子的奇異領域，量子力學是定律。根據(jù)量子理論，粒子的行為常常像波，用于描述粒子行為的“波函數(shù)”預測一個粒子可能的特性，諸如它的位置和速度，而非確定的特性。當我們進行測量時，波函數(shù)發(fā)生坍縮，原本的量子態(tài)概率性地確定為單一結果。這種坍縮機制解釋了為什么測量會影響結果，但為何和如何發(fā)生仍然是個謎。這一謎團被稱為“測量問題”，它是量子力學中最根本的問題之一，亦是十大物理學難題之一。

這個問題也是物理學未解決的難題之一。物理學在微觀的層次幾乎完全是時間對稱的，但是在宏觀層次表明時間存在著明顯的方向性。而我們通常所說的時間之箭（即時間箭頭），就是用于描述這種不對稱的現(xiàn)象。由于這些物理規(guī)律是非時間對稱的，因而可在物理學上據(jù)此明確地指出時間的方向。而時間在前進，是因為宇宙的一個屬性叫做“熵”，粗略地定義為無序程度，它只會增加，所以在它發(fā)生后，沒有辦法逆轉熵的上升。熵增加的事實是一個邏輯問題：粒子的無序排列比有序排列要多，因此隨著事物的變化，它們往往會陷入混亂。但這里潛在的問題是，為什么宇宙從一開始就如此有序？即為什么會有時間之箭？

如果一個物體被吸入黑洞會發(fā)生什么？根據(jù)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(jù)量子力學，信息是不會從宇宙中消失的。但是根據(jù)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(fā)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。盡管科學家們進行了大量的研究，但黑洞內部的具體情況仍然是未知的，因為目前還沒有理論或技術能夠描述或觀測黑洞內部的情況。

以前，人們普遍認為質子是非常穩(wěn)定，它永遠不會分裂成更小的顆粒。然而，在上世紀70年代，物理學家認識到，他們提出的“大一統(tǒng)理論”暗示：質子必須是不穩(wěn)定的。只要有足夠的時間，在極其偶然的情況下，質子是會分裂的。盡管實驗人員多年來一直在地下實驗室中尋找質子分裂的證據(jù)，但至今仍未觀測到質子的死亡率，這表明質子的壽命極長，可能超過了10億億億年。因此，對于質子的壽命有多長，還需要進一步的研究和實驗驗證。

“大統(tǒng)一理論”指出：構成我們常見物質的粒子如質子、電子，與傳遞作用力的粒子——玻色子，會存在一種稱作“超對稱”的關系。目前該對稱性尚未在自然界中被觀測到。物理學家認為這種對稱性是自發(fā)破缺的。如果理論是正確的，宇宙就是超對稱的，那么就必須解釋我們現(xiàn)在為什么觀測不到這種對稱性。而超對稱性又是如何破滅的呢？這也成為了十大物理學未解之謎。

多元宇宙是一個理論上的無限個或有限個可能的宇宙的集合，包括了一切存在和可能存在的事物：所有的空間、時間、物質、能量以及描述它們的物理定律和物理常數(shù)。通俗來講，多重宇宙就是指宇宙間存在許多個不同的并行宇宙，這些宇宙和我們所生活的宇宙一樣真實存在，但卻獨立于彼此，每個宇宙都有自己獨特的物理規(guī)律和初始條件。值得小編一提的是，多重宇宙的概念早在20世紀50年代就被物理學家們提出，并在隨后的幾十年里不斷得到完善。盡管我們目前還沒有確鑿證據(jù)來證實多重宇宙的存在，但這一假設激發(fā)了科學家們的極大興趣，并已成為當今物理學研究的重要領域之一。

而提議的理論，M理論希望能藉由單一個理論來解釋所有物質與能源的本質與交互關系。但是對年來，M理論最大的弱點是它有5個不同的版本。到底哪一個描述了宇宙？在M理論前，所有的亞原子都被說成是由微小的超弦組成的。M理論組成亞原子的物質增加了一種叫做“膜”的更為神秘的物質，它就像生理學上的膜一樣，但最多有9個維數(shù)度?，F(xiàn)在的問題是，什么是更基本的物質組成單位，是膜組成了弦還是剛好相反？或者另外存在著一些更基本的物質單位，只是人們沒有想到罷了？最后，這兩種東西中是否有一種確實存在？這些問題都依舊值得深入和探討。