本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
人類從數百萬年前誕生的那一天起，就開始不斷認識這個世界。在認知世界的過程中，我們發現了很多的自然現象和無法理解的神秘事物。古人由於缺乏科學的指引，對於這些無法理解的神秘現象都賦予了神的色彩，於是出現了很多的神話傳說。
可是隨著人類的不斷發展，我們終於在數百年前走上了科學發展的道路。在科技的幫助下，人類文明僅僅用了數百年的時間就發生了翻天覆地的變化，不僅讓人們的生活質量越來越高，而且我們還走出地球開始探索宇宙。
可能在很多人看來，科技是那麼的強大和神奇，人類依靠科技在不斷改變世界，甚至有可能在未來改變整個宇宙。可是在科學家看來，科技只不過是科學物質形態的一種表現，真正失去科技發展的其實是那些基礎的科學理論。
沒有牛頓的萬有引力定律，我們不會對引力有基本的認知。沒有愛因斯坦的相對論，我們的物理研究，太空探索等方面就沒有方向。如果將科技比作一輛向前行駛的汽車，那麼科學理論就是汽車的方向盤和發動機。一輛汽車沒有了方向盤和發動機，那麼它就失去了作用，毫無用處。
科學理論也並不是人類創造出來的，它們其實早就存在於宇宙之中。從宇宙誕生的那一刻起，各種物理規則，各種宇宙法則就出現了，它們隱藏在宇宙之中。而要找出這些物理規則和宇宙法則，就需要科學來實現，所以科學的本質並不是創造出什麼理論，而是發現宇宙中本身就存在的各種規則。
宇宙到底有多少規則我們是不清楚的，所以存在的科學理論到底有多少，我們也是不清楚的。而人類的認知水平不是無限和萬能的，所以，我們在科學發展的道路上，也會遇到各種各樣難以破解的科學難題。而這些科學難題對於人類文明的等級提升又是非常重要的，可以說只要破解一個，可能就會讓人類推開新世界的大門。
目前人類已經走進了21世紀，在21世紀百年的歲月裡，科學家也會遇到各種科學難題，其中有三個對於人類非常重要，而也是一直困擾科學家的幾大終極難題。那麼具體是哪三個科學難題？下面我們就一起來了解下。
一、宇宙的能量來歷，人類在科技的幫助下，走出地球看到浩瀚宇宙的那一刻。我們就對探索宇宙充滿了無限的興趣。如果你站在宇宙中，對宇宙進行一次宏觀的巡視之後，你會有什麼樣的感慨？可能有人會說，宇宙太冷太黑暗了。這種認知其實太過於膚淺，真正讓我們發出感慨的其實是對於宇宙秩序的震撼。
相信很多朋友都知道，宇宙浩瀚大到我們無法想像，可就是如此浩瀚的空間，秩序卻一點也不混亂。各種天體，各種星系都是非常有序地運行著。太陽系中，八大行星以及其它小天體圍繞著中心的太陽旋轉，軌道非常穩定。只要太陽不發生大的變故，太陽系就不會亂。
而在銀河系中，數千億個恆星系同樣圍繞著銀心旋轉，沒有出現混亂。而銀河系同樣在圍繞著系外更大的中心在運行，也沒有絲毫混亂出現。天體，星系的這種非常有序的運行機制，讓科學家感到不可思議。怪不得愛因斯坦會提出著名觀點：「上帝不會擲骰子」。
這個觀點稱：宇宙中的一切都是那麼的井然有序，好像都是被安排好的，而能夠安排這一切的背後力量，可能只有用上帝來解釋。當然，這個世界是不存在上帝的，愛因斯坦也不會相信上帝的存在，他只是用這個觀點告訴我們，宇宙這種穩定的秩序背後是需要能量來支持的。
而要維持宇宙穩定運行需要的能量是無比龐大的，這個能量是如何來的？科學家對宇宙的起源普遍觀點是138億年前的奇點大爆炸。是這場大爆炸誕生了宇宙並出現了龐大的能量，那麼宇宙的能量是來源於138億年前的這個奇點嗎？
這樣的答案恐怕很難讓人們相信，要知道即使宇宙大爆炸的時候誕生了龐大的能量。可是宇宙已經運行了138億年，不僅沒有走向衰弱和崩潰，反而隨著快速的膨脹，越來越穩定，越來越有秩序。
不管是宇宙的加速膨脹還是越來越穩定的秩序，要維持運行都需要能量的支持。如果僅僅是靠宇宙大爆炸當時那些能量，可能是無法實現的。科學家認為在宇宙運行的過程中，可能一直都有能量不斷輸入。而輸入的渠道可能就是通過黑洞。
科學家認為，宇宙就相當於宇宙肚臍」，這些肚臍是宇宙和外層空間物質和能量交換的通道。正是由於這種循環不斷的能量交換，宇宙才能充滿秩序的平穩運行至今。當然，這個理論目前我們沒有答案，要揭開它的謎團，就看21世紀科學家的努力了。
二、光速限制能否突破，愛因斯坦的狹義相對論告訴我們，物體的速度是有極限的，那就是光速。凡是有質量的物體，它的速度只能無限接近光速。可能對於很多人來說，光速那是一個快到不可思議的速度。
如果人類在沒有走出地球之前，的確會認為光速是非常了不起的一個速度。可是當我們走出地球，看到浩瀚宇宙的時候才明白，光速在宇宙中也只是一個龜速。以這樣的速度，我們連小小的銀河系都走不出去，更不要說探索整個宇宙了。
所以，這個時候科學家期望能夠突破光速，實現超光速飛行。可能有人會說了，這不是跟愛因斯坦的相對論相悖嗎？其實它們並不衝突。要知道光速極限論只是在宇宙不發生扭曲的情況下才有的，所以它是狹義相對論之下的結論。
可是根據廣義相對論，宇宙不是靜止不動的，而是處於一種扭曲空間的狀態。宇宙的膨脹速度明顯遠遠高於光速，這就是宇宙空間扭曲的結果。如果人類能夠掌握空間扭曲，那麼我們也就可以突破光速，實現超光速飛行，到達更遙遠的星空，探索宇宙的奧秘。
當然，人類想要21世紀實現超光速飛行，可能希望非常渺茫。即使是亞光速飛行，人類都未必能夠在21世紀實現。只不過，萬事沒有絕對，萬一人類運氣足夠好，無意之中掌握了空間扭曲的奧秘，研究出了超光速技術，那個時候，人類才真正牛起來，我們也會進入新的紀元。
三、時間的本質到底是什麼？對於時間相信大家都非常熟悉，我們每天，每時每刻都在跟它打交道。可能很多人會說，時間我們每天都在用它，還有什麼研究奧秘？其實，我們所熟悉的時間，只不過人類自己定義的。
人類自己定義的時間並不是宇宙真正的時間本質，所以，科學家一直都在對時間進行探索研究，其中就包括牛頓，愛因斯坦這些偉大的科學家。牛頓曾在其著作中認為，時間和空間是絕對存在的，並且認為時間是線性不可更改的。所以從宏觀上看，時間線上的每個瞬間能夠反應出宇宙的、現在和未來。
而愛因斯坦在其相對論中卻提出了不同的看法，他認為時間和空間並非兩個獨立的概念，而是一個不可分割的整體。當物體的速度足夠快的時候，物體的相對時間會發生改變，這就是時間扭曲。
而這種時間扭曲目前已經被科學界證實，並且還應用到了衛星的導航睛。要知道衛星在地球軌道運行的時間，跟傳輸到地球上的時間是有差別的。如果時間不存在扭曲，那麼衛星時間跟地球時間是相同的，可事實上卻存在差別，這說明時間是存在扭曲的。我們只有將這種扭曲時間的差進行調節，才能夠讓衛星導航跟我們同步。
以上三個科學難題就是目前科學家非常想要搞明白的宇宙真理。它們每一個都那麼的高大上，能夠讓人類文明進入新紀元，可同時它們想要破解的難度也是非常大的。21世紀只有短短的百年時間，我們能夠在如此短的時間內，破解三個難題中的一個嗎？
對此，很多朋友並不抱多大的希望，的確人類的科技發展速度是非常驚人的。可是我們也要發現，人類基礎科學理論的爆發時期是在上個前半葉，而從下半個世紀開始，人類的基礎理論其實並沒有什麼太大的進步。
雖然近50年來，人類的科技的確日新月異，可是這些科技只不過是對前50年出現的那些科學理論的一個實際應用。真正的基礎科學其實並沒有什麼質的提升，所以，有人曾經這樣說：人類的基礎科學陷入了一個瓶頸，發展正在變緩。
所以，21世紀基礎科學是否能夠迎來劃時代的進步，仍然是一個未知數。而以上三個科學難題，哪一個都需要基礎科學實現一次或數次的飛躍才有可能將它們破解。而要在基礎科學上實現飛躍，除了需要一剎那的靈感之外，更多的還是需要時間的沉澱。