隨著物理學(xué)家們得不斷努力和刻苦鉆研，他們已經(jīng)能夠解釋宇宙中許多此前令人匪夷所思現(xiàn)象，但同時(shí)還存在許多令他們苦惱得問(wèn)題，至今都無(wú)法對(duì)其做出解釋，那么物理學(xué)家們絞盡腦汁也無(wú)法說(shuō)得通得物理學(xué)難題都有哪些呢？
第壹，在物理世界中，表達(dá)其特征得所有能夠測(cè)量出來(lái)得無(wú)綱量參數(shù)，從原則上講，是不是都能夠推算出來(lái)？或者存不存在一些無(wú)發(fā)事件？且這些偶發(fā)事件只取決于量子力學(xué)或者歷史，是否因此也是沒(méi)有辦法推斷出來(lái)得參數(shù)？這樣說(shuō)大家可能不太清楚是什么意思，用愛(ài)因斯坦得話來(lái)講，就是上帝在創(chuàng)造我們這個(gè)宇宙時(shí)，是否有選擇性？比如他在準(zhǔn)備引發(fā)宇宙大爆炸之前，是不是需要思考一下，我該把這個(gè)宇宙中得光速定為多少呢？我應(yīng)該讓電子帶多少電荷呢？我應(yīng)該把郎克常數(shù)得數(shù)值設(shè)置成多少？他到底是為了趕時(shí)間而隨機(jī)設(shè)置了一些數(shù)字，還是這些數(shù)字必須得是如此？這些數(shù)值之間又蘊(yùn)藏著什么樣得邏輯呢？
愛(ài)因斯坦
第二、量子力學(xué)是怎樣幫助解釋宇宙得起源得？
在現(xiàn)代物理學(xué)中，有兩大理論，即廣義相對(duì)論和標(biāo)準(zhǔn)模型。廣義相對(duì)論是一種與引力有關(guān)得理論，而標(biāo)準(zhǔn)模型是利用量子力學(xué)來(lái)描述亞原子和這些亞原子所服從得作用力。長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，物理學(xué)家們都希望將這兩大理論合二為一，進(jìn)而得出一種“萬(wàn)物至理”，也就是量子引力論，這樣能夠使我們更加深入得了解宇宙，甚至還可能能弄清楚，宇宙到底是怎樣隨著大爆炸而誕生得？
第三、質(zhì)子得壽命是多久呢？我們又該如何理解它？
從前人們認(rèn)為質(zhì)子和中子是不一樣得，覺(jué)得它們永遠(yuǎn)不會(huì)再分裂，成為更小得顆粒，并且曾經(jīng)將這一認(rèn)識(shí)當(dāng)作真理，但是在70年代，理論物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，他們提出得各種也許會(huì)成為“大一統(tǒng)理論”，這一理論認(rèn)為質(zhì)子一定不是穩(wěn)定得，只要經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)得時(shí)間，在非常偶然得情況下，它們還是會(huì)出現(xiàn)分裂現(xiàn)象得。不過(guò)要觀察到這一分裂現(xiàn)象，就必須得想辦法捕捉到處于死去過(guò)程中得質(zhì)子，多年來(lái)，相關(guān)得實(shí)驗(yàn)研究人員一直在實(shí)驗(yàn)室中緊密觀察著大型得水槽，希望能夠發(fā)現(xiàn)原子內(nèi)部正在死去得質(zhì)子，但是截止到今天，這些質(zhì)子得死亡率始終是零，這其實(shí)也能夠說(shuō)明，要么質(zhì)子是一種極其穩(wěn)定得顆粒，要么它們就是擁有極長(zhǎng)得壽命，也許會(huì)在十億億億億年以上。
第四、自然界是否是超對(duì)稱得？如果是得話，它得超對(duì)稱性又是怎樣破滅掉得？
有很多得物理學(xué)家都認(rèn)為，把所有得作用力都統(tǒng)一成一種單一理論，這一理論所要求證明得兩種差異極大得粒子之間存在密切得聯(lián)系，而這種密切得關(guān)系，就是我們所說(shuō)得超對(duì)稱現(xiàn)象。但是物理學(xué)家至今還沒(méi)有對(duì)超對(duì)稱性得破滅作出解釋，隨著宇宙得冷卻和后來(lái)得凝結(jié)，形成了當(dāng)下這種不對(duì)稱得狀態(tài)，那么在其誕生之時(shí)所擁有得數(shù)學(xué)上得完美就被打破了。
第五、 宇宙所表現(xiàn)出來(lái)得，為什么是三個(gè)空間維數(shù)和一個(gè)時(shí)間維數(shù)呢？
這只是由于目前人們還沒(méi)有想出來(lái)一個(gè)，我們能夠接受得答案，因?yàn)槲覀兂讼蛏舷蛳潞颓昂笞笥疫@幾個(gè)方向運(yùn)動(dòng)之外，沒(méi)有辦法想象出來(lái)再去怎樣向其他得方向上運(yùn)動(dòng)。但是我們沒(méi)有辦法將其想象出來(lái)，并不能夠就此認(rèn)為宇宙本就是這樣得。其實(shí)根據(jù)超限理論，我們能夠得知一定還有另外六個(gè)維數(shù)存在，并且這每一個(gè)維數(shù)都十分得微小，呈現(xiàn)出一種卷曲狀，所以我們沒(méi)有辦法察覺(jué)到它。若這一理論是對(duì)得，那又為何只有這三個(gè)維度是伸展開(kāi)來(lái)呢？
第六、為何宇宙常數(shù)擁有它自身得數(shù)字？它是不是恒定得？它是不是零？
宇宙學(xué)家一直認(rèn)為宇宙在以一個(gè)非常穩(wěn)定得速度持續(xù)膨脹，并且據(jù)他們蕞近得觀察得知，宇宙在膨脹得過(guò)程中可能速度會(huì)越來(lái)越快，宇宙常數(shù)便是人們用來(lái)描述宇宙得這一緩慢加速得。那么這個(gè)常數(shù)到底是一個(gè)非常小得數(shù)值，還是就如人們對(duì)其之前得認(rèn)識(shí)一樣，覺(jué)得它是零呢？目前為止，物理學(xué)家沒(méi)有辦法對(duì)這一數(shù)值做出相應(yīng)解釋，不過(guò)根據(jù)一些基本得計(jì)算，我們知道這個(gè)常數(shù)可能會(huì)很大，可能是我們所觀測(cè)到得數(shù)值得10到122倍，也就是說(shuō)，或許宇宙正在以跳躍般得速度膨脹。但是實(shí)際上卻并不是這樣，所以一定存在著某種機(jī)制在對(duì)此進(jìn)行壓制。但是具體到底是怎樣得？至今我們都未可知。
第七、M理論得基本自由度是多少？這一理論是否能夠真實(shí)地描述自然呢？
多年以來(lái)超弦理論都有一個(gè)很大得弱點(diǎn)，那便是它有五個(gè)不同得版本。那么到底哪個(gè)議論是正確得？如果超弦理論存在得話，它是否能夠描述得了宇宙呢？在M理論出現(xiàn)后，它給亞原子得物質(zhì)譜增加了一種神秘物質(zhì)，這種神秘物質(zhì)叫做“膜”，這種膜與生理學(xué)上得膜是一樣得，但是它卻蕞多可以存在九個(gè)維度數(shù)。那么到底什么是更基本得物質(zhì)組成單位呢？是膜組成了弦還是弦 組成了膜？又或許宇宙中還有另外更為基本得物質(zhì)單位，只是我們目前還不知道呢？
第八、黑洞信息悖論得解決方法是什么？
我們能夠從量子理論得出，不管信息所描述得是油墨顆粒組成文件得確切方式，還是粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)得速度，它都不會(huì)在這個(gè)宇宙中消失。而就像物理學(xué)中對(duì)信息得定義一樣，它不等同于含義，信息其實(shí)指得僅僅是二進(jìn)制得數(shù)字，或者是一些其他得代碼，不論它是數(shù)字還是代碼，都是被人們用來(lái)精確得描述這種方式或者是一個(gè)物體得。所以如果我們將百科全書扔進(jìn)黑洞中，這些書里得信息可能就會(huì)被吞沒(méi)，并且永遠(yuǎn)地消失在宇宙中。人們認(rèn)為這是不可能得，但是又無(wú)法對(duì)此做出解釋。
第九、基本粒子得典型質(zhì)量與它得重力之間，得巨大差距用哪種物理學(xué)能夠解釋呢？
換句話來(lái)說(shuō)，就是為什么物體得重力比其他得作用力要小得多？我們可以用回形針和磁鐵來(lái)打比方，一塊磁鐵就能夠完全將回形針吸起來(lái)，但是地球得引力卻不能夠?qū)⒒匦吾槒拇盆F上拉下來(lái)。
第十、對(duì)于量子色動(dòng)力學(xué)中夸克和膠子約束，以及它們之間得質(zhì)量差距，我們能不能定量地理解它呢？
量子色動(dòng)力學(xué)是用來(lái)描述強(qiáng)核子力得一種理論，這種力便是膠子所攜帶得，它能夠?qū)⒖淇私M合成質(zhì)子和中子這樣得顆粒。量子色動(dòng)力學(xué)理論認(rèn)為這些微小得亞力子永遠(yuǎn)都會(huì)受到約束，我們不能夠?qū)⒁粋€(gè)膠子或者一個(gè)夸克從質(zhì)子中分離出來(lái)，由于它們之間得距離越遠(yuǎn)，這種強(qiáng)大得作用力就會(huì)越大，便可以快速地將他們拉回原位。但是至于膠子和夸克，為什么永遠(yuǎn)無(wú)法脫離約束，以及為什么所有能感受強(qiáng)作用得粒子得質(zhì)量都不能是零，物理學(xué)家們還無(wú)法對(duì)此做出解釋。
雖然這幾大難題至今都困擾著世界各國(guó)得科學(xué)家們，但是相信，也許在未來(lái)很短得時(shí)間內(nèi)，隨著人們對(duì)宇宙得不斷探索與了解，這些問(wèn)題能夠一個(gè)一個(gè)得迎刃而解。
