关于生命、宇宙和万事万物的42个终极问题

　　我们的宇宙是否稳定，黑洞熵的起源和温度是什么，爱因斯坦的相对论和标准场论总是有效的吗，时空几何中是否存在奇异的性质，化学、应用物理和科技的极限是什么……“在达到完全开悟的道路上，这42个基本问题必须得到解答。”

　　在道格拉斯·亚当斯（Douglas Adams）的经典科幻小说《银河系漫游指南》（Hitchhiker’s Guide to the Galaxy）中，一台名为“深思”（Deep Thought）的超级计算机经过700万年的思考，得出了关于“生命、宇宙和万事万物终极问题”的答案，这个答案就是“42”。但亚当斯一开始并没有说明那个“终极问题”究竟是什么。

　　在发表于学术网站arXiv的一篇论文中，德州农工大学的物理学家罗兰德·艾伦（Roland Allen）和瑞典乌普萨拉大学的物理学家苏西·利德斯特罗姆（Suzy Lidstrom）为弄清楚这个问题做出了尝试，他们描述了自己心目中关于生命、宇宙和万事万物的42个终极问题。

　　尽管这是两位科学家自己列出的清单，但文章从整体来看仍然值得一读。不过为了节省时间，本文对艾伦和利德斯特罗姆的42个问题进行了缩编，使得每条解释大致和一则微博的长度差不多。

　　宇宙常数理论是由爱因斯坦首先提出来的，它对宇宙的能量密度进行了描述。问题在于，天文观测表明，宇宙常数远远小于物理学所预测的数值。

　　1998年，宇宙学家惊讶地发现，宇宙的膨胀正在加速。这个惊人的观测结果被归因于“暗能量”的作用，三分之二以上的宇宙被认为是由这种神秘力量所构成，但它至今尚未得到令人信服的解释。

　　爱因斯坦意识到，同自然界的其他事物一样，引力应该能够用量子力学进行描述。然而，在引力非常强的时候，比如黑洞周围，将量子力学和引力理论统一在一起的努力就会失败。

　　尽管史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）在黑洞辐射方面完成了开创性的研究工作，但艾伦和利德斯特罗姆指出，一个“基本的奥秘在于，为什么黑洞的熵应该正比于面积，而不像其他物理系统那样，熵正比于体积”。

　　信息被认为会在黑洞视界的表面进行编码，并以辐射的形式被发送回来。然而，所有特定质量的黑洞发出的辐射都完全相同，与视界上的信息没有关系。这意味着黑洞会摧毁信息，而这违反了热力学定律。

　　科学家认为，宇宙在诞生之初经历了指数式的膨胀。这里的两大问题是：宇宙暴胀的起源是什么？暴胀存在直接证据吗？

　　根据粒子物理学的标准模型理论，物质和反物质本应在早期宇宙中完全湮灭，只留下光子。可宇宙中物质相对丰富，反物质却很少，这是怎么回事？

　　我们对星系的观测表明，宇宙约有四分之一是由暗物质构成的，但迄今为止，物理学家尚未探测到任何可以对所观测效应做出解释的暗物质粒子。它会是轴子，是大质量弱相互作用粒子（WIMP），还是某种完全不同的东西？

　　在标准模型中，有四种主要的基本物质粒子：上夸克、下夸克、电子以及电子中微子。然而，这些粒子各自还有第二代和第三代（即副本），比如粲夸克、奇夸克和渺子，为什么会这样？

　　前面提到的四种基本粒子是从哪里获得质量的？科学家认为，基本粒子的质量跟它们与场（比如希格斯场）相互作用的强度有关，但异常现象使得这种简单的解释站不住脚。