说明：本系列不仅仅是Science杂志提出的问题的个人翻译，而是想试图给出一个答案的可能线索，所以翻译的内容和原文并非完全一致。
Science 2005 questions：http://science.sciencemag.org/content/309/5731
我们人类生存的自然界充满了让我们无法理解的许多现象，2005年科学杂志为了纪念自己创刊125年列举了125个科学问题，其中25个为“big questions”而另外100个为相对较小的问题。这些我们不知道答案的问题为我们展示了人类认知进程中一个未知世界的暂态图像，当然它并非代表全部场景。下面我们就以Science为蓝本，来一个一个扒一扒这些问题。当然扒完这些所有的问题需要时间和精力，而且很多问题都超出本人的专业领域，所以本人不可能一口气写完，只能通过挤牙膏的方式进行。鉴于本人知识限制以及还有日常的教学科研工作，能不能坚持到把这125个问题扒完，那得看自己的造化了，当然还决定于大家的兴趣，无论如何为了画出这样一张科学的地图，也为自己的工作做个参考，本人只能硬着头皮走一步看一步了。当然了科学网博客里已经有类似的缩水帖子，一下子就能看完这125个问题（没有详情），大家随便搜搜就可以找到，在此就不一一引用了，望见谅。当然问题的翻译和解说根本不代表权威，只是那么戏说一下，没有太过的逻辑设计，认识所限，对错都有可能，只是个科普层次（不涉及数学公式），当然欢迎大家补充，更欢迎批评指正。如果看完后一定要喷，那就不要客气，本人脸皮厚，不会因为你说得不好听就有心理障碍裹足不前。闲话少说，咱先来扒第1个问题：
1. 宇宙由什么构成？What Is the Universe Made Of ?
宇宙就是我们所生存的客观世界的总称，总称当然涵盖了所有的物质和信息。对宇宙这种存在的好奇首先催生了人类的哲学，哲学可是科学的母亲，因为它所关心的问题后来都发展成了一门门学科。其中对宇宙最大的问题当然是：宇宙的结构问题。宇宙有多大（有限和无限问题，而且人类永远只能站在宇宙内部问宇宙多大有没有意义？），宇宙的边界是什么样子的（扁的圆的还是内和外联通的拓扑结构），宇宙之中物质的总量和分布是怎样的，构成宇宙的物质有什么样的构成和层次？然后其次的问题就是：宇宙的演化问题。宇宙如何产生（如果认为任何事物都是有寿命的话），如何发展演化以及归宿（归宿牵扯到无限自由度不可逆系统有没有最后的状态）？
无疑这些都是这个最大的问题的内涵，回答它将决定于人能看多远（观测实验）和能想多远（数理逻辑）。关于宇宙的认知当然本质上来源于观测，对观测的解释则构成理论，比如对地球现象和太阳系行星的观测让牛顿发现了万有引力，而这个宇宙中普遍存在的长程相互作用却到现在看来依然扑朔迷离（比如万有引力总是负的即引力，很奇怪，无法解释宇宙膨胀），而这也构成了后面关于万有引力的另一些问题，这咱以后再仔细扒。回到这里，在万有引力的框架下，人类首先大体理解了宇宙的一小部分太阳系的结构。但以往的观测早就发现太阳系仅仅是更大银河系中一个小小的星系（哥白尼、开普勒和牛顿的工作颠覆了中世纪封闭的小宇宙观念），更多的关于宇宙结构的观测发现了更多更加不可思议的现象。第一个就是光谱红移，这点总结成了所谓哈勃定律，催生了宇宙膨胀的解释，不仅颠覆了爱因斯坦宇宙方程的静态解观念，产生了所谓宇宙大爆炸的理论，而且90年代末超新星的观测结果发现这个膨胀还在加速进行。
但无论如何，大爆炸理论勉强算是给宇宙的产生给了个不靠谱的解释。以此理论为基础人们就可以计算宇宙的寿命（138亿年）和推测宇宙可观测的尺度（930亿光年不含其他因素）。1960年前后天文学家发现有些星系超常的旋转运动，根据观测的质量来分析，这个超快的旋转产生的离心力远远超过万有引力的大小；不仅如此天文学家还用X射线望远镜发现了幽灵般的星云，而且发现本来被遮挡的恒星竟然可以绕过遮挡物被测到，似乎是一些神秘的物体让光线发生了弯曲（引力透镜），为了数理逻辑上的自洽，对这些观测结果的思考又产生了暗物质，而对宇宙加速膨胀的思考又产生了暗能量的概念，目前理论公认的物质组成为：4.9%的普通物质，26.8%的暗物质和68.3%的暗能量，好像目前看起来很完美！但就这个总体上看起来不怎么靠谱的宇宙大爆炸起源解释，又找到了另一靠谱的证据，这第二个就是宇宙的背景辐射。现在宇宙的背景辐射已经可以绘制出一份关于宇宙物质结构分布的间接图像，而这个图像一经产生，又让人类产生了新的迷惑，原来宇宙中物质的分布并不是均匀的（群聚分布），也就是并非各向同性和均匀的。这下麻烦大了，为什么？不对称本身就成了一个问题！难道那些暗的地方充满了所谓的暗物质，所以宇宙整体应该是均匀对称的！但什么是暗物质，什么又是暗能量？当然这里面就不再扒多维度宇宙（那个理论很玄，就叫弦论）和多重宇宙的七七八八了，这些东西搅和在一起很乱，当然也很高大上（数学物理），当然也会有专门的问题在这125个之中出现（比如高能射线的来源），本人功力不够在此就不继续趟这滩浑水了。只要你还有个眼睛能看，有个脑袋在想，这个问题就永远都是个谜，因为你总可以说我们现在关于这个问题的答案都只能是宇宙的一个片段，而我们存在的那个整体的宇宙到底是什么形象，我们有推测的权利，但我们没有宣判的资格。
所以宇宙的构成，其实是一个无法一时半会儿能够给出满意答案的问题，因为随着认知的扩展，旧的问题在不断产生着新的问题（比如暗能量在哪里，它到底是什么？），新的问题又不断刷新着对旧问题的认识，宇宙这个首要的问题其实牵扯到了人类对最基本概念：空间、时间、物质和能量的认知，这真不是个能够给出几个答案就能结题的问题！（CHARLES SEIFE）
出处：https://blog.sciencenet.cn/blog-318012-846428.html
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