人類已經踏入二十一世紀17年了，在基礎物理學當中，依然存在一些難解之謎，這些謎團的最終解決將深刻影響我們對世界的認識。

什麼是暗能量？

暗能量是科學家對推動宇宙膨脹的神秘動力的叫法。在最為物理學家廣泛接受的暗能量模型中，它是一個"宇宙常數"，也就是空間本身的固有屬性，它表現出斥力，從而推動宇宙空間本身的膨脹。而隨著空間的擴大，伴生了更多的暗能量。這形成了一個可怕的正反饋，宇宙膨脹的速度越來越快，最終出現所謂的"大撕裂"，所有的物質都由於空間的膨脹分解稱為最基本的粒子。當然，也許暗能量本質不是這樣，但是，目前科學家還在想辦法研究它還是怎麼一回事。

什麼是暗物質？

宇宙學對微波背景輻射的觀測、子彈星團、星系旋轉曲線、引力透鏡等現象都表明，宇宙中大約有80％的物質都不吸收或發射光，它們是就是所謂的"暗物質"。目前，我們只能通過它們的引力效應間接推斷出其存在，而且將其應用到了宇宙的演化歷史的研究當中，得到了和觀測結果符合得很好的結論。但是科學家還是沒有弄清楚暗物質到底是什麼？它究竟是不是廣大科學家期待的弱相互作用大質量粒子（WIMP），還是其它一些什麼奇特的粒子？目前，世界上有包括中國在內的若干地下暗物質直接探測實驗，試圖探測到可能的暗物質粒子。然而，目前暗物質依然沒有找到。

為何會有時間箭頭？

我們能夠感受到時間是向前推進的，打碎的雞蛋無法復原，從樹上掉下的蘋果也不會飛回去。科學家定義了一個稱為"熵"的物理量，來表徵一個系統的無序度，它只會增加，熵增加了，就無法回頭，因此出現了時間箭頭。熵增加的事實來源於概率：粒子發生無序的排列比有序的排列的可能性更大，因此隨著系統的演化，它將向著無序的混沌前進。不過這裡的根本問題是，為什麼過去的熵太低了？ 換句話說，為什麼宇宙在開始的時候就這麼有序呢？

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