21世纪的三大科学难题，每一个，都能够推开新世纪的大门

从几百万年前人类诞生的那一天起，就开始不断地认识世界。在认识世界的过程中，我们发现了许多我们无法理解的自然现象和神秘事物。由于缺乏科学的指导，古人赋予了这些不可理解的神秘现象以上帝的色彩，于是出现了许多神话的传说。

但是，随着人类的不断发展，我们终于在几百年前走上了科学发展的道路。在科学技术的帮助下，人类文明在短短几百年内发生了翻天覆地的变化，不仅使人们的生活质量越来越高，也使我们走出地球，开始探索宇宙。

在很多人眼里，科技是如此的强大和神奇，以至于人类在依靠科技不断地改变着世界，甚至有可能在未来改变整个宇宙。但在科学家眼里，科学技术只是科学物质形态的一种表现形式，真正失去科学技术发展的是基础科学理论。

没有牛顿万有引力定律，我们就不会对引力有一个基本的认识。没有爱因斯坦的相对论，我们的物理研究和空间探索就没有方向。如果把科学技术比作一辆行驶的汽车，那么科学理论就是汽车的方向盘和发动机。没有方向盘，没有发动机的车是没用的，没用的。

科学理论不是人类创造的，而是宇宙中已经存在的。从宇宙诞生的那一刻起，各种物理规律和宇宙规律就出现了，它们隐藏在宇宙之中。要找出这些物理规律和宇宙规律，需要科学去认识，所以科学的本质不是创造什么理论，而是发现宇宙本身存在的各种规律。

我们不知道宇宙中有多少规则，所以我们不知道有多少科学理论。但是，人类的认知水平并不是无限的、万能的。因此，在科学发展的道路上，我们会遇到各种难以解决的科学问题。而这些科学问题对于人类文明的提升是非常重要的。可以说，如果解决了一个问题，人类就有可能推开新世界的大门。

目前，人类已经进入21世纪。在21世纪的世纪里，科学家们会遇到各种各样的科学问题，其中三个对人类非常重要，也是一直困扰科学家们的终极问题。那么这三个科学问题是什么？我们一起来看看。

一、宇宙的能量起源，借助科技，人类走出地球，看到浩瀚宇宙的那一刻。我们对探索宇宙充满了无限的兴趣。如果站在宇宙中对宇宙进行宏观考察，你会有什么样的情感？可能有人会说宇宙太冷太黑。这种认知其实太肤浅了。真正让我们深有感触的是对宇宙秩序的冲击。

相信很多朋友都知道，宇宙是如此之大，我们无法想象，但即使是在如此广阔的空间里，秩序也一点都不混乱。各种天体和星系运行非常有序。在太阳系中，八大行星等小天体围绕中心太阳旋转，轨道非常稳定。只要太阳没有大的变化，太阳系就不会混乱。

银河系中，数千亿颗恒星系统也围绕着银心旋转，没有混沌。而银河系也在围绕着系统外更大的中心运行，没有任何混乱。天体和星系这种非常有序的运行机制让科学家感到不可思议。难怪爱因斯坦提出了著名的观点：“上帝不会掷骰子”。

按照这种观点，宇宙中的一切都是那么有序，似乎是被安排好的，背后的力量只能由上帝来解释。当然，这个世界上没有上帝，爱因斯坦也不会相信上帝的存在。他只是从这个角度告诉我们，宇宙的稳定秩序需要能量来支撑。

维持宇宙稳定运行所需的能量是巨大的。这种能量是怎么来的？科学家对宇宙起源的普遍看法是138亿年前的奇点爆炸。是大爆炸孕育了宇宙，产生了巨大的能量，那么宇宙的能量是来自138亿年前的这个奇点吗？

这个答案恐怕很难让人相信，因为即使是BIGBANG诞生的时候，巨大的能量也诞生了。然而，宇宙已经运行了138亿年。而不是削弱崩溃，而是随着快速扩张变得越来越稳定有序。

无论是宇宙的加速膨胀，还是越来越稳定的秩序，都需要能量的支撑来维持它的运转。如果当时只靠BIGBANG移动一些能量，可能是不行的。科学家认为，在手术过程中，可能总会有能量输入。而输入通道可能是通过黑洞。

科学家认为，宇宙相当于宇宙的肚脐，是宇宙与外层空间物质和能量交换的通道。正是因为这种不断的能量交换，宇宙才能平稳有序的运行到现在。当然，这个理论目前我们还没有答案。要解开它的谜团，有赖于21世纪科学家的努力。

第二，速度极限能否打破，爱因斯坦的狭义相对论告诉我们，物体的速度是有极限的，即光速。任何质量物体只能以接近光速的速度无限运动。也许对于很多人来说，光速是一个不可思议的速度。

如果人类以前没有离开地球，他们真的会认为光速是一个非常惊人的速度。但当我们走出地球，看到浩瀚的宇宙，才知道光速在宇宙中只是龟速。以这样的速度，我们连小小的银河系都出不去，更别说探索整个宇宙了。

所以这个时候科学家们期待突破光速，比光速飞得更快。有人可能会说，这不是违背了爱因斯坦的相对论吗？事实上，它们并不冲突。要知道光速极限理论只有在宇宙没有扭曲的情况下才存在，所以是狭义相对论下的结论。

但是，根据广义相对论，宇宙不是静止的，而是处于一种空间扭曲的状态。宇宙的膨胀速度明显比光速高很多，这是空间扭曲的结果。如果人类能掌握空间的扭曲，那么我们就能突破光速，飞得比光还快，到达更遥远的星球，探索宇宙的奥秘。

当然，人类在21世纪飞得比光还快的希望可能微乎其微。即使以亚光速飞行，人类在21世纪也未必能做到。然而，一切都不是绝对的。万一人类运气够好，不经意间掌握了空间扭曲的奥秘，算出了超光速技术。到那时，人类将真正成为牛，我们将进入一个新的时代。

三、时间的本质是什么？相信大家都很熟悉时间。我们每天每时每刻都在处理它。也许很多人会说，我们每天都在用，研究的奥秘是什么？其实我们熟悉的时间只是人类自己定义的。

人类定义的时间并不是宇宙的真实时间本质，所以科学家们一直在探索和研究时间，包括牛顿和爱因斯坦。牛顿曾在著作中认为时间和空间是绝对存在的，时间是线性的，不可改变的。所以从宏观的角度来看，时间线上的每一刻都可以反映宇宙的现在和未来。

爱因斯坦在他的相对论中提出了不同的观点。他认为时间和空间不是两个独立的概念，而是不可分割的整体。当一个物体的速度足够快时，物体的相对时间就会发生变化，这就是所谓的时间扭曲。

目前，这种时间扭曲已经得到科学界的证实，并应用于卫星的导航眼。要知道卫星绕地球运行的时间和传送到地球的时间是有区别的。如果没有时间扭曲，那么卫星时间和地球时间是一样的，但实际上是有区别的，说明有时间扭曲。只有调整好这个扭曲的时差，才能让卫星导航和我们同步。

以上三个科学问题是目前科学家们非常想了解的普遍真理。他们每个人都那么高，可以让人类文明进入一个新的时代，但同时他们又很难破解。21世纪只有短短的100年时间。能在这么短的时间内解决三个问题中的一个吗？

对此，很多朋友不抱太大希望。的确，人类科技发展的速度是惊人的。但是，我们也应该发现，人类基础科学理论的爆发期是在上个世纪上半叶，而从上个世纪下半叶开始，人类基础理论并没有太大的进步。

虽然近50年来，人类的科技的确日新月异，可是这些科技只不过是对前50年出现的那些科学理论的一个实际应用。真正的基础科学其实并没有什么质的提升，所以，有人曾经这样说：人类的基础科学陷入了一个瓶颈，发展正在变缓。

所以，21世纪基础科学是否能够迎来划时代的进步，仍然是一个未知数。而以上三个科学难题，哪一个都需要基础科学实现一次或数次的飞跃才有可能将它们破解。而要在基础科学上实现飞跃，除了需要一刹那的灵感之外，更多的还是需要时间的沉淀。