宇宙10大未解之谜，第一个就连科学家直呼：简直不可能！
我们总以为，随着望远镜越来越先进，人类能把星空的秘密一点点揭开。
可越是深入观测，越会发现，浩瀚太空藏着太多谜题。
很多现象，违背我们已知的物理规律，就连顶尖科学家看到，都忍不住感慨，这真的有可能吗？别急，听我慢慢讲。
✨ 第一个：暗物宇宙10大未解之谜，第一个就连科学家直呼：简直不可能！，看不见摸不着，却撑起整个宇宙
排在第一位的，就是暗物质。
说实话，这也是最颠覆认知的一个。
科学家观测星系转动的时候发现一个怪事：按照现有引力公式，星系外围的恒星，早就该飞散到太空里。
可现实里，星系稳稳当当，没有解体。
于是大家推测，宇宙里藏着一种看不见的物质，不发光、不吸收光，没法直接观测，只能靠引力感知它的存在，这就是暗物质。
你懂的，我们能看见的恒星、行星、星云，只占宇宙总质量的5%左右。
暗物质占了大约27%。
换句话说，宇宙绝大部分物质，我们根本看不见。
这么多暗物质到底是什么？是某种未知粒子？还是我们对引力的理解本身就错了？到现在，没有任何人能给出确定答案，很多科学家都感叹，这个结果，一开始根本不敢相信。
✨ 第二个：暗能量，宇宙10大未解之谜，第一个就连科学家直呼：简直不可能！动宇宙不断加速膨胀
早年间天文学家都以为，宇宙大爆炸之后，膨胀速度会慢慢变慢。
可上世纪90年代，科学家观测遥远超新星，得到一个惊人结论：宇宙不但没有减速，反而在加速膨胀。
是什么力量，一直在推着整个空间越拉越大？人们把这种神秘力量取名暗能量，它占据宇宙68%的成分。
暗能量到底是空间本身自带的属性，还是某种未知能量场？至今没有定论。
它就像一股看不见的力量，拉扯着整个宇宙。
✨ 第三个：宇宙大爆炸之前，到底存在什么？
我们常说，宇宙诞生于138亿年前的大爆炸。
很多人会问，大爆炸之前是什么？
不少人误以为，大爆炸是在一片虚空里发生的爆炸。
其实不是，时间和空间，都是大爆炸之后才诞生的。
说白了，“大爆炸之前”这个说法，本身都没有意义。
可很多人还是会好奇，在时间诞生之前，难道什么都没有吗？这个问题，至今没有标准答案。
✨ 第四个：黑洞内部藏着什么？
黑洞大家多少听过，引力强大到连光都逃不掉。
一旦跨过黑洞的事件视界，所有物理定律都会失效。
我们现在的物理公式，全部无法描述黑洞内部。
黑洞中心，是一个密度无限大的奇点吗？还是说里面是另一个宇宙？物质掉进黑洞之后会去往哪里？
我们永远无法直接派人进去探查，一旦进去，信号就再也传不出来。
黑洞内部，一直是宇宙最大谜团之一。
✨ 第五个：宇宙中，外星生命到底存在吗？
浩瀚宇宙，银河系就有上千亿颗恒星，很多恒星身边都有类地行星。
这么多星球，难道只有地球诞生了生命？这就是著名的费米悖论。
理论上，宇宙足够古老，外星文明有充足时间遍布银河。
可我们找了几十年，却没有收到任何明确的外星信号。
外星人到底在哪？是生命极其罕见，还是文明存在时间太短，或是我们的寻找方式不对？这个谜题，一直牵动所有人的好奇心。
✨ 第六个：为什么正反物质不对称？
宇宙大爆炸诞生的时候，应该产生等量的正物质和反物质。
正反物质相遇，会瞬间湮灭，释放巨大能量。
如果数量一样，宇宙早就全部湮灭，不会有恒星、行星，更不会有人类。
可现在我们的世界，几乎全是正物质。
大量反物质凭空消失了。
是什么原因，让正物质多出来一点点？这是粒子物理和宇宙学的一大难题。
✨ 第七个：宇宙的大尺度空洞，是怎么形成的？
观测宇宙地图能看到，星系不是均匀分布。
很多区域几乎空空荡荡，形成巨大的宇宙空洞。
有的空洞直径长达几亿光年，里面星系极少。
科学家搞不清楚，这么巨大的空白区域，是宇宙早期密度波动自然形成，还是有别的未知力量在影响？
✨ 第八个：恒星是怎么快速形成的？
按照传统理论，星云想要坍缩形成恒星，会受到内部辐射压力阻碍，恒星形成速度不会太快。
但是哈勃望远镜观测到，宇宙早期，大量恒星短时间内批量诞生。
现有理论很难完全解释这种快速造星现象，背后的机制还在不断研究。
✨ 第九个：超高能宇宙射线来自哪里？
太空里经常飞来能量极高的宇宙射线粒子。
它携带的能量远超人类粒子加速器能达到的极限。
可这些粒子到底是哪个天体爆发产生的？我们追踪源头，却很难定位。
什么样的宇宙事件，能把粒子加速到这么恐怖的能量？至今是谜。
✨ 第十个：宇宙有没有边界，外面是什么？
我们能观测到的宇宙范围是465亿光年半径。
那在这个范围之外呢？
宇宙是无限延伸，还是闭合弯曲？会不会存在多元宇宙？
目前没有任何观测证据，一切都只是猜想。
宇宙这十大谜题，每一个都挑战人类认知。
人类不过是浩瀚星空中渺小的存在，可我们从未停下仰望星空、探索真相的脚步。
很多谜团，或许几十年，甚至上百年之后，才会有新答案。
你觉得这十大谜团里，哪一个最让你好奇？你认为宇宙里存在外星生命吗？欢迎评论区聊聊你的想法。
量子信息+熵，能解释宇宙的演化吗
热力学第二定律，也许是物理里最根本的几条原理之一。它说，一个系统的熵只会随时间增加，不会减少。
这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。
熵，说白了就是无序的程度：熵越低，结构越有序；熵越高，越散乱。
糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉，背后都是熵在增加。
人们相信，宇宙的演化也遵循这条定律。
宇宙早年处于低熵状态，一路演化到高熵。
可就在这个过程中，宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。
星系的熵很低，却是在一个高熵的环境里形成的。
这看起来像是在违反第二定律。
这个存在已久的矛盾，正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。
引力、熵与量子信息的交织，是比安科尼理论的视觉主题（图片来源：Physics World） 在爱因斯坦的广义相对论里，有个叫"度规"的数学对象，描述时空是怎么弯曲的；物质沿着这条弯曲走，就表现成了引力。
而在量子力学里，"算符"是对量子态做变换的数学工具。
比安科尼的关键一步，就是把这个"度规"当成量子算符来用，用量子化的方式描述时空的几何。
这样一来，会冒出两个"度规"：一个是"真实"的时空度规，一个是由物质和能量诱导出来的度规。
两者之间"差多少"，用量子信息论里的一个量来度量，叫量子相对熵。
正是这两个几何之间的量子相对熵，决定了时空怎么演化——换句话说，它给出的运动方程，就是引力。
在低曲率极限下，这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。
可一旦超出这个极限，方程就得被一个叫"G场"的对象修正。
G场生出一个暗能量项，而且是动态的。
暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西；在标准广义相对论里，它由静态的宇宙学常数驱动。
现在冒出一个动态的暗能量项，就有了被实验检验的机会。
比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）宇宙模型上。
这是广义相对论对宇宙行为的一级近似，假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。
膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质，或辐射。
宇宙膨胀时，体积变大，总熵也跟着变大。
但正因为体积涨得更快，单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。
总熵在涨，局部熵密度却在降，这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。
那这算不算违反第二定律？比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵：要把熵密度在整个时空区域上积分，而因为体积随时间变大，总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。
所以对辐射主导和物质主导的宇宙，总熵依然随时间增加，第二定律照样成立，尽管局部熵密度在下降。
比安科尼强调，GfE 理论还很年轻，需要实验来验证。
但这项工作揭示了它内在的热力学本质，为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述，也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。
引力，也许并不是什么神秘的基本力，而只是信息与熵的必然结果。
若真如此，宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命，答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。
来源：S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究：G. Bianconi, Physical Review D.
追踪13.4万亿个暗物质！百亿亿次超算用4天完成这场模拟
科技日报记者 刘霞 美国能源部阿贡国家实验室日前发布消息称，该机构科学家借助“极光”百亿亿次超级计算机，完成了迄今规模最大的两次宇宙学模拟。每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。
这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀，并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。
左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图；右图外圈显示宇宙微波背景辐射，扇区分别展示视线速度（红/蓝）、物质密度（灰）和引力势（绿/蓝）。
图片来源： 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为，极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。
这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度，留下微小的密度差异；随后，引力把这些差异不断放大，最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。
然而，暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。
通过研究物质在宇宙中的分布，有望找到更多线索，探索宇宙最早期的秘密。
暗物质无法被望远镜直接看见，却凭借引力主导星系形成，并塑造更大尺度的宇宙结构。
在模拟中，暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”，团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。
标准宇宙暴胀模型预测，早期宇宙的密度涨落服从高斯分布，也就是最简单的一类随机模式。
科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差，即“原始非高斯性”。
一旦发现可测量的偏差，就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程，从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。
然而，这类信号极其微弱，还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积，统计不确定性难以完全消除。
因此，探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。
而如此规模的模拟对算力要求极高。
团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。
模拟及大部分数据分析约4天完成，目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。
这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目，包括美国能源部支持的暗能量光谱仪（DESI）和NASA的SPHEREx任务，两者目前均处于数据采集阶段。
模拟与前沿观测相互印证，将共同描绘出更为精细的宇宙图景，推动人类对宇宙起源与演化的探索。
来源：科技日报
