对物理学家开说，有下列7个问题让他们纠结不已，甚至到了夜不能寐的地步。它们是：

1．为什么是这个宇宙？

在不断追寻自然界基本规律的过程中，物理学家们一直试图在搞清楚一个长期悬而未决的问题：为什么宇宙是我们所看到的这个样子。为什么我们居住的空间是3维，而不是2维、10维或者25维？为什么光速是如此之快而音速是如此之慢？为什么原子是如此得渺小，而恒星又是如此硕大？为什么宇宙是如此年老？如果还存在其他的物理定律，那是不是意味着在其他地方还存在着不同的宇宙？如果自然界允许不同的宇宙存在，并拥有不同的物理规律，那为什么在我们这个宇宙中是这些物理定律而不是其他？

2．世间万物由什么组成？

现在已经清楚地知道，普通物质——原子、恒星和星系——只占据了整个宇宙的4%。那么，其余的96%是什么？每个星系都包含有暗物质，也正是这些不为人知的物质使得我们所居住的银河系免于瓦解。当暗物质聚集到相当数量的时候，它们就会发生碰撞湮灭，产生电子、质子、正电子和反质子。美国宇航局费米γ射线空间望远镜的最新观测数据证实，银河系中暗物质粒子之间正在以能被我们观测到的速率在湮灭，这将揭示出它们的性质。但是对驱动宇宙加速膨胀的暗能量的发现又带来了一系列新的难题，且在短时间恐怕难以有所进展。这些问题包括暗能量自身的特性是什么？为什么它是如此之小，能让星系和恒星得以形成以及生命出现在这个宇宙中？

3．复杂性是如何产生的？

从金融市场的不可预测行为到生命的出现，一些物理学家正致力于复杂系统的出现。他们担心，如果粒子物理学家和宇宙学家仅仅关注最小和最大尺度的东西，那么他们将会错过非常重要的东西。比如说，我们仍然不知道窗玻璃是如何保持它的形状的——研究我们熟悉的事物也同样的重要。只有破解了简单的成分和简单的相互作用如何产生出复杂的现象之后，生命才有可能真正被了解。

4．弦理论会被证明是正确的吗？

不少物理学家则着迷于弦理论的数学之美。弦理论认为我们观测到的基本粒子并不是“点”状的而是微小的“弦”。但是，即使是大型强子对撞机和“普朗克”卫星这些旨在揭示出新物理学的实验也无法对弦理论下任何决定性的结论。对这些物理学家来说，有关弦理论的研究，可能终其一生也无法知道这一理论是否真的能描述宇宙万物，但他们仍然乐此不彼。另外，有些弦理论预言自然界还存在一种极其微弱的力，对于不同组成的物质它会使得引力发生微小的变化，这就会使得不同的物体在引力场中以不同的速度下落。但这一差别远远小于目前可测量的范畴。为什么物理学家会如此钟情于此？这一方面是大家对基本粒子的好奇之心，另一方面大家感到弦理论中的方法还可以用于其他更实际的问题——例如，夸克的行为和特殊金属，等等。

5．什么是奇点？

对于宇宙学家来说，让人无法入睡的问题则是世间一切的起始——大爆炸。在宇宙创生之时，它处于温度和密度都无穷大的状态——奇点，所有已知的物理定律在那时都会失效。对此，物理学家感到很不爽，在他们的眼里，物理规律不应该有例外，所有的现象都应该由物理规律来描述。为了避免宇宙创生的奇点，人们提出了很多主张，其中一个是“火劫”理论。这一理论认为，我们所处的世界是至少10维的宇宙中的一张低维膜，两个分立的三维膜会沿着垂直的维度前后震荡。每一万亿年左右，这两个膜就会彼此靠近并且碰撞，碰撞会释放出一个火球进而使得每个宇宙“重生”。另一个理论就是信息定律，认为宇宙的一切都可以用信息来解释，信息既不会产生，也不会消逝，从宇宙创生的那一刻开始始终是永恒的。

6．什么是真正的实在？

物质世界在一定程度上可能超出了我们的认识，而物理学家可能仅仅抓住了它的表面。量子力学中经常会出现古怪而难以想像的现象，例如一个粒子可以同时出现在两个地方。但随着我们从原子大小的尺度进入苹果大小的尺度，模糊的量子世界便让位给了我们熟知的、确定的经典物理世界。一个处在量子状态的粒子，在观察者测量其行为的时候，同时也对它的行为产生了影响。一个处在量子状态的粒子，同时具有两种不同形态，虽然彼此远离但存在着某种联系，观察其中的一个就会影响另一个的状态，还没有人知道这一现象背后的真正原因。也许当我们开始了解实在、知识和我们行动之间的联系时，真正的突破就会到来。

一切皆量子

我在这里，我在那里

多重世界中的多重生活

7．物理学有没有终点？

也许最大的问题是，自伽利略和开普勒以来不断探索这个宇宙的过程是否正在临近终点。为了了解我们的宇宙为什么会如此是否必须要认知其他的宇宙。如果这些认识是无法企及的，那也许这就是进一步深化我们对这个宇宙认识过程的终点。人们习惯于把理论物理的进展看成是某种偶然，是否存在一条途径可以加速我们的认识和发现。

当苹果砸到牛顿头上的时候，那年他25岁，随后他提出了引力定律并发展了微积分。同样也是在25岁，爱因斯坦提出了相对论，狄拉克提出了相对论性量子力学方程。也正是在这个年龄海森堡给出了量子力学的矩阵形式（矩阵力学）。伟大的科学发现通常是属于那些勇于思索一些奇特、怪异想法的年轻人的。我们也许面临科学的终点，也许是更激动人心的事物的开端。对此我们没有答案。