لرد کلوین فیزیکدان بریتانیایی، در سال 1900 عنوان کرد چیز جدیدی برای کشف در علم فیزیک وجود ندارد و تنها اندازه‌گیری دقیق‌تر برخی کمیات فیزیکی تمام چیزی است که باقی مانده است. با ظهور مکانیک کوانتومی و نسبیت انیشتین حدود سه دهه بعد از این اظهارات علم فیزیک متحول شد و تفکر اینکه کشفیات فیزیکی به پایان دوره خود رسیده به طور کلی از بین رفت.
در حال حاضر مواردی چون جهان‌های موازی، حرکت زمان در یک جهت خاص و توضیح مناسب برای عدم تقارن ماده و پادماده از جمله علوم شاخص و مورد بحث در فیزیک می باشد که توانسته در پی خود رازهای فراتری را نمایان سازد.
1. انرژی تاریک چیست؟
گرانش نیرویی است که تمایل دارد تا کیهان را روی خودش فروبریزد، با این حال کیهان ما با سرعتی فزاینده در حال انبساط آن هم به صورت شتابدار است. کیهان‌شناسان دلیل این انبساط شتابدار را عاملی ناشناخته به نام انرژی تاریک می‌دانند. این انرژی تاریک در مدلی که به صورت عام مورد پذیرش کیهان‌شناسان است، صورت ثابت کیهان‌شناسی نمود پیدا می‌کند.
هر چقدر که جهان بزرگتر می‌شود، فضای بیشتری نیز تولید خواهد شد. همراه با این فضای جدید، انرزی تاریک بیشتری نیز بوجود خواهد آمد. طبق رصدهای انجام‌شده، انرژی تاریک سهمی بیش از 70 درصد ماده و انرژی کیهان را شامل می‌شود. اما هنوز هیچکس نمی‌داند که چگونه باید به دنبال آن گشت. تنها موفقیتی که تا کنون حاصل شده است، محدودتر کردن کاندیداهای انرژی تاریک است.
هرچند که طبق تحقیق جدیدی که انجام شده است، ممکن است اساسا ظاهرشدن مفهوم انرژی تاریک، حاصل خطاهای محاسباتی باشد. چرا که انبساط جهان برخلاف آنچه که تصور می‌شود، شتابدار نیست. البته هنوز نیاز است تا تحقیقات مستقل دیگری نیز انجام شود و بعد از آن مشخص می‌شود که آیا انرژی تاریک به واقع وجود دارد یا خیر. پس تا آن زمان فرض را بر وجود آن خواهیم گرفت.
2. ماده تاریک
84 درصد از ماده موجود در کیهان، نه نوری از خود ساطع می‌کند و نه آن را جذب می‌کند. به این ماده ناشناخته، ماده تاریک گفته می‌شود. تا کنون ماده تاریک به صورت مستقیم آشکارسازی نشده است. در عوض، وجود داشتن و خواص آن، از روی اثرات گرانشی که بر روی ماده مرئی، تابش و ساختار جهان می‌گذارد، شناخته شده است. این ماده ناشناخته، در بازوهای خارجی کهکشان‌ها چگالی بیشتری دارد و احتمالا از ذرات پرجرم برهم‌کنش‌کننده ضعیف، یا WIMP ها تشکیل شده است. امروزه در چند نقطه جهان، آشکارسازهایی برای شکار ردی از این ذرات ساخته شده است. اما تاکنون هیچکدام در این زمینه موفق نبوده‌اند. تحقیق جدیدی پیشنهاد کرده است که ماده تاریک ممکن است به شکل رشته‌های دانه‌ای طولانی در کیهان پراکنده باشد و اینطور رشته‌های احتمالا همانند موهای سر، از زمین به بیرون تابش می‌کنند.
3. چرا برای زمان یک جهت مشخص وجود دارد؟
آنتروپی دلیلی است که سبب حرکت همیشگی زمان در جهت مستقیم می شود. تعریف غیر دقیق آنتروپی برابر با بی نظمی است. آنتروپی کیهان همواره در حال زیاد شدن است و راهی نیست تا بتوان پس از افزایش آن، مقدارش را کمتر کرد. به همین ترتیب زمان نیز به عقب برنمی‌گردد. البته در سیستم‌های بسته و محدود، آنتروپی ممکن است کم شود، اما در این حالت نیز مجموع آنتروپی سیستم به اضافه محیط مطمئنا زیاد شده است.
افزایش آنتروپی یک موضوع منطقی است: تعداد مجموعه‌های نامنظمی از ذرات، بیشتر از تعداد مجموعه‌های منظم است. به علاوه همانطور که این سیستم‌ها تغییر می‌کنند، تمایلشان به بی‌نظم‌تر شدن بیشتر است. اما سوالی که در این جا وجود دارد، این است که چرا در گذشته، آنتروپی آنقدر کم بوده است؟ یا به عبارت دیگر، در آغاز کیهان، زمانی که حجم عظیمی از انرژی در ناحیه کوچکی متمرکز شده بود، چرا کیهان به آن میزان منظم بوده است؟
4. جهان‌های موازی
وجود جهان های موازی یکی دیگر از رازهای علم می باشد. داده‌های اخترفیزیکی نشان می‌دهد که فضا زمان کیهان ما ممکن است به جای کروی بودن، کاملا تخت باشد و تا بی‌نهایت ادامه پیدا کند. اگر چنین باشد، آن مقداری از فضا که می‌توانیم آن را ببینیم و به آن نام کیهان اطلاق می‌کنیم، تنها بخشی از چندین جهان به هم پیوسته است. قوانین مکانیک کوانتومی می‌گوید که تنها تعداد محدودی از پیکربندی‌های ممکن از ذرات می‌تواند در کیهان وجود داشته باشد (10 به توان 10 به توان 122). حال اگر تعداد بی‌شماری کیهان داشته باشیم، پیکربندی‌های ذرات درون آنها مجبور است تا تعداد زیادی دفعه تکرار شود. این یعنی تعداد بسیاری جهان‌های موازی وجود دارد؛ جهانی کاملا همانند جهان ما (و شامل همزاد من و شما)، جهانی که تفاوتش تنها در مکان یک ذره نسبت به جهان ما است، جهانی با تفاوت مکانی دو ذره و همینطور تا جهانی که کاملا با کیهان ما متفاوت است.
5. چرا مقدار ماده بیشتر از پادماده است؟
این سوال که چرا مقدار ماده در کیهان ما بسیار بیشتر از ذرات پادماده است، (یعنی ذراتی کاملا مشابه اما با بار الکتریکی و اسپین مخالف) صورت دیگری از این سوال است که چرا اصلا هرچیزی در جهان ما وجود دارد. این هرچیزی شامل تمامی کهکشان‌ها و ستارگان درون آنها می‌شود. یک فرض این است که کیهان ما نسبت به ماده و پادماده رفتاری مشابه دارد. بنابراین در لحظه بیگ‌بنگ، مقدار مساوی از ماده و پادماده باید تولید شده باشد. اما اگر این چنین بود، بایستی تمامی این ذرات همدیگر را نابود می‌کردند. یعنی پروتون‌ها و پادپروتون‌ها با برخورد به هم، همدیگر را نابود و تولید فوتون می‌کردند.
همین اتفاق نیز بایستی برای الکترون‌ها با پادالکترون‌ها و نوترون‌ها با پادنوترون‌ها می‌افتاد و در نهایت جهانی پر از فوتون و خالی از هرگونه ماده می‌داشتیم. بنا به دلیلی، تعداد ذرات ماده بر تعداد ذرات پادماده غلبه داشته است و نتیجه‌اش این شده که امروزه من و شما و تمامی کهکشان‌ها وجود داریم. این موضوع هنوز به طور مشخص پاسخی ندارد و همچنان به عنوان یکی از رازهای علم فیزیک مطرح است.
