從古希臘時代的哲學家開始，最初的科學就已經開始孕育了，早期的科學和哲學是放在一起討論的，因為當時的人類對世界和宇宙的認知還很粗淺，大多知識都是依靠想象和猜測總結出來的經驗，而人類的常識往往和事情的本質有一定的差距。

比如說，生活在地球上的人類，如果沒有相應的知識，其實是很難相信腳下的大陸其實是球形的，直到今天還有很多人支援“地平論”就可以很好的說明這一點，隨著科技的發展，科學逐漸和哲學分家，宗教神學也慢慢沒落，科學成為人類文明高速發展的基礎。

伽利略是現代科學的奠基人，他被稱為“觀測天文學之父”、“現代物理學之父”、“科學方法之父”、“現代科學之父 ”。而在伽利略之後，出現了一位更偉大的科學家——牛頓，他同樣為科學研究指明瞭方向。

這兩位科學家都是物理學家，並且人類歷史上大多數著名的科學家都是物理學家，這是因為物理學研究的方向就是宇宙的本質，各種物理理論是放在整個可觀測宇宙中都適用的“真理”，每一個理論都是人類對宇宙中物質構成和物質運動最深刻的認知。

那麼，在科技這麼發達的今天，人類的物理學是否還要沒有解決或者是暫時無法解釋的現象呢？

答案是肯定的，人類文明的科學還有很大的進步空間，物理理論看似完善，其實還有很多問題是現在無法解決的。經常可以在網上看到這樣一句話：“科學的盡頭是神學”，其實這句話並不正確，因為神學有盡頭，而科學沒有盡頭！

牛頓的經典力學幫助人類從物理學的角度重新認知了這個世界，但是經典力學只能解決地球上發生的大部分事情，當人類開始探索宇宙後就發現，經典力學存在很多“漏洞”，特別是在微觀領域和物體光速運動的時候，經典力學的概念就不那麼適用了。

幸運的是，在牛頓之後，又出現了愛因斯坦這位天才物理學家，重新定義了引力，提出了相對論解決了很多宇宙學難題，同時也為量子力學的發展提供了大量的幫助，是量子力學的奠基人之一。

第一個難題：量子力學和相對論的矛盾

相對論和量子力學在誕生後，就代替經典力學成為了人類物理學的理論基礎，而現代物理學的第一個問題也來自於這兩個理論，相對論大多數時候是描述宇宙大尺度結構，比如說光的運動，天體之間的引力對時空的影響，而量子力學主要描述微觀粒子的運動，兩個理論描述的尺度完全不同。

兩個理論的主要矛盾是對宇宙中四種基本力的解釋出現了問題，電磁力，強力，弱力和引力。在量子力學的理論體系中，宇宙中的力都是由基本粒子來傳遞的，除了引力之外的三種基本力目前都可以用量子理論來解釋，目前還沒有發現傳遞引力的基本粒子，為此科學家還虛構出了傳遞引力的“引力子”。

而在相對論中，對引力的描述是“幾何化”的，引力其實是時空的本質屬性，我們認知中的引力其實是時空的“彎曲”，物體的質量越大產生的引力就越大，這是因為物體的存在對時空產生了影響，時空被“壓彎” 了，時空的曲率導致周圍的物體向彎曲的時空中心移動，這就是為什麼質量越大引力就越大。

很顯然，相對論對引力的解釋是很完善的，同時也是目前最被認可的理論，從這個角度去思考就會發現，引力其實並不是一種力，而是宇宙這個四維時空展現出來的特質。

相對論解決了引力，卻無法把解決另外三種基本力，如同引力一樣用幾何化的空間思維解釋，而量子力學從基本粒子的角度解決了三種基本力，卻無法解釋引力是怎麼傳遞的，這兩個理論的矛盾是目前人類物理學最大的問題之一！

奇怪的暗物質和暗能量

科學家在探索宇宙的過程中發現，很多資料和我們的理論不一致，有大量違背萬有引力定律的情況存在，我們的理論應該是正確的，所以應該是存在某種我們沒有觀察到的現象存在。

經過大量的研究後科學家認為我們的宇宙中可能普遍存在一種人類看不到的“暗物質”，這些暗物質在星系中大量存在，我們的銀河系中就存在大量的暗物質，正是因為暗物質的存在才可以解釋銀河系的穩定，在結合微波背景輻射各向異性觀測，和宇宙標準模型來推測，宇宙中的物質有85%都是暗物質，可見物質只是整個宇宙的很少一部分！

比暗物質更多的是暗能量，暗物質佔據了宇宙總質量的26.8%，暗能量佔據了宇宙總質量的68.3%，暗能量是推動宇宙運動的本質能量，宇宙的膨脹就是在暗能量的驅動下進行的。

關於暗物質的謎團有很多，首先暗物質不輻射光，也不反射光，和我們常識中的物質完全不同，不過暗物質同樣會產生引力，相對密度可能會很高，那麼暗物質是否具備某些正常物質不具備的性質？暗能量是否在不斷的暗物質？這些問題都是困擾科學家的難題。

正反物質不對稱

反物質是正常物質的相反狀態，不過反物質並不是暗物質，它們是正常存在的，也會和光線發生反應，不過當正反物質相遇時雙方就會相互抵消掉，然後全部的質量轉化為能量釋放出來。

從物理學的角度來看，宇宙中的正反粒子應該是相對等量的，但是人類並沒有在地球周圍發現反物質組成的天體，這代表宇宙中可能並不存在大量反粒子組成的反物質，更別提是反物質組成的星球了。

宇宙是怎麼從早期正反物質對稱，過渡到如今全都是正物質的狀態是困擾理論物理學家一個很大的難題，我們暫時無法解釋為什麼反物質這麼少，目前人類對反物質的研究還不夠深入，毫無疑問，反物質和暗物質一樣，都會在未來給我們造成巨大的影響。

三個難題

相對論和量子力學的矛盾，暗物質和暗能量，正反物質的不對稱。

這三大難題解決任何一個都可能會改變我們的宇宙觀，甚至可能會影響人類文明未來的發展方向， 量子力學和相對論統一，代表我們可以完美的解釋宇宙中的四種基本力，這會讓我們的物理學更進一步。

關於暗物質的研究會影響我們對宇宙的認知，甚至暗物質或者暗能量的運用可能會改變現代科技，而反物質可以成為一種強大的能源，它的能量釋放強度要比核聚變更高，未來使用反物質或許可以讓飛船進行亞光速的宇宙旅行！

這三個問題其實人類目前很難解決，因為想要解決這些問題人類在地球上很難做到，必須針對星系和未知領域進行大量的觀測才行，等待未來人類離開地球，科技更加發達後，這些問題或許就會迎刃而解。