到現在為止，您可能曾經聽過許多隔離天才故事：逃離瘟疫的艾薩克·牛頓（Isaac Newton），艾薩克·牛頓逃離了瘟疫，徹底改變了數學，重塑了物理學。在像2020年這樣全球飽受新冠肆虐的年份，自然希望有一些像牛頓這樣偉大發現。也許另一個神童的想法被給予時間和空間來孕育， 誰知道奇蹟等待著什麼。
我們之間的鬱悶可能會指出，這種相似之處只能走這麼遠。在牛頓時代，人類的物理學並沒有像現在走得如此深遠，一棵蘋果樹能誕生一個偉大的發現。
但更重要的是，自那時以來，科學本身已經發生了徹底的變化。直到大約一個世紀前，一個孤獨的思想家才有可能引發一場全面的思想振蕩。現在，最大的問題——即使是理論問題——往往只在全球學者團隊的協作研究下才讓位。
仍然令人驚訝的是，在今年，兩個這樣的團隊在思想上取得了長足的進步，這些思想可能引發物理學的下一場革命。這些研究人員解決了理論物理學中最誘人和最頑強的問題：史蒂芬·霍金的黑洞信息悖論。正如牛頓最終表明，作用在蘋果上的引力與將月球固定在軌道上的力一樣，這些科學家夢想著將愛因斯坦關於引力的思想與量子力學的粒子和場域結合起來。儘管這個目標可能還需要一段時間才能實現，但牛頓還花了20年的時間出版了他的傑作《原理》。希望在這一大流行年份播下的知識分子種子——信息和糾纏、蟲洞和全息圖的交融——有一天會取得傑出的成果，這並不瘋狂。
黑洞信息悖論的研究進展
這是黑洞信息悖論的一個非常簡短的版本：東西掉進了黑洞。隨著時間的流逝，很長一段時間，黑洞「蒸發」了。這些東西怎麼了？根據引力法則，它消失了，其信息永遠消失了。但是根據量子力學的規則，信息永遠不會丟失。因此，自相矛盾。今年，一系列環法自行車賽的計算表明，信息必須以某種方式逃逸，即使它如何做到仍然是個謎。喬治·穆瑟（George Musser）在史詩著作的編年史中寫道：「黑洞理論不再包含使其自相矛盾的邏輯矛盾。」但是，即使對於物理學家本身，仍然有很多困惑。穆瑟寫道：「就黑洞的意義而言，這最多只是開始。」
物理學家創造室溫超導體
懸浮的火車，無損的動力傳輸，完美的儲能：室溫超導的承諾已經實現了許多空想。 紐約羅徹斯特大學的一個研究小組報告說，他們基於氫原子的晶格創建了一種材料，該材料顯示出在高達約15攝氏度（59華氏度）的超導性證據—大約是一個稍微冷點房間的溫度。 唯一的問題：只有在將材料壓在金剛石砧內至接近地球核心壓力的情況下，它才起作用。
時間之謎的新答案
向一般理論物理學家詢問時間的本質，他們可能會說時間的流逝只是一種幻想。根據愛因斯坦的相對論一般理論，空間的三個維度與時間的一個維度交織在一起，形成了一個「塊狀宇宙」，其中涵蓋了整個過去、現在和未來。愛因斯坦在去世前幾周於1955年寫道：「對於我們相信物理學家的人來說，過去、現在和未來之間的區別只是頑固而持久的幻想。」然而，關於時間和機會的新觀念（源於關於數學的舊觀念）可能為我們提供了擺脫塊狀宇宙監獄的出路。
天文學家發現快速無線電爆炸的根源
耀眼的宇宙頻閃結束了持久的天文學之謎。自從2007年首次發現以來，快速無線電爆發——持續僅幾毫秒的遙遠無線電波的閃爍——一直沒有得到解釋。或者，天文學家想出了太多理論來解釋什麼，在很短的時間內可以看到宇宙中最強大的無線電源。但是在四月的一個安靜的早晨，一位天文學家說：一陣爆裂"像聖誕樹一樣照亮了我們的望遠鏡"。這使研究人員可以將其源追溯到這是由天空中某個天體發出的X射線。天文學家得出的結論是，這種現象的背後是一個被磁化的高磁化中子星。
這使得研究人員能夠追蹤到其來源，追溯到一個物體拍攝出X射線的一部分。天文學家的結論是，一顆稱為磁力的高磁化中子星是這種現象的幕後黑手。
一陣天文學家說，一陣爆炸「像聖誕樹一樣照亮了我們的望遠鏡。」這使研究人員可以將其源追溯到天空中某個物體發出X射線的部分。天文學家得出的結論是，這種現象的背後是一個被磁化的高磁化中子星。
第三種粒子的確鑿證據
宇宙分為兩種粒子：玻色子或費米子、力載體或物質斑點。但是，如果您創建一個玩具宇宙，一個只有兩個空間維度而不是我們熟悉的三個空間維度，粒子行為的規則就會改變。在這個2D宇宙中，拓撲規則允許存在第三種粒子：任意子。最早在20世紀80年代就預測到了任意子，但是直到今年，實驗才能夠最終確定它們的存在。
廣域磁場可以解決宇宙之謎
目前，宇宙學中最大的難題與哈勃常數有關，後者是宇宙膨脹速度的量度。早期宇宙的數據預測了一個值，現代宇宙的數據預示著另一個有關宇宙膨脹速度的值。是什麼導致這種差異？ 宇宙學家的想法沒有盡頭，但是一個被忽視的選擇是，在宇宙誕生之初就有可能存在磁場。當天文學家發現宇宙中最大的已知磁場時，出現了支持該假說的關鍵證據——1000萬光年的磁化空間滲透到星系團之間的空隙中。如果不是大爆炸本身，它可能從哪裡來？