有关宇宙，我们掌握的知识还是微乎其微的。在我们看来，宇宙就是一个硕大的谜，其中又包括了许多谜，如宇宙中最早的生命是怎样诞生的？太阳、月亮、星星为什么会发亮？宇宙中还有第二个地球吗？有关这些类似的问题备受世人的关注，也较有争议性。下面列举7个比较有代表性的宇宙之谜。
宇宙之谜1：反物质
把宇宙中纷繁多样的宏观物质还原到微观，就会发现，它们都是由质子、中子和电子组成的。这些粒子被看作是基本粒子，它们就像是盖房子时最基本的砖块。
反物质是一种假想的物质形式。在粒子物理学中，反物质是反粒子概念的延伸，通常认为组成物质的粒子都有与之相对应的相反版本。也就是说，对带有负电荷的电子来说，一个带有正电荷的正电子就是它对应的反物质。
像普通物质由普通粒子构成的那样，反物质是由反粒子组成的。同样，也像粒子与反粒子结合会导致两者消失一样，物质和反物质相结合的结果也是一样，而且它们不仅消失，还会释放出高能光子或伽玛射线。而它们的质量则会遵守爱因斯坦定律转化为能量。
1928年，英国物理学家狄拉克首次从理论上论证了正电子的存在。1932年，美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了正电子的存在，人们迈出了认识反物质的第一步。1955年，美国物理学家西格雷等人，利用实验人工获得了反质子。之后又发现了负质子和自旋方向相反的反中子。反质子和反中子的发现让人们开始明确地意识到，任何基本粒子在自然界中都有相应的反粒子存在。
这一系列的科学成果让人们逐渐接触到反物质的世界，但认识水平还只停留在表面。这有两方面的制约因素。首先，科学家在地球上很难发现反物质。我们前面曾说过，粒子与反粒子结合在一起就会像冰遇到火一样，两者都消失得无影无踪，或者转变为另外的粒子，因此在地球上，反物质很容易就会消失或转化。其次，制造反物质不但耗资巨大，需要尖端的高科技仪器，而即使制造出了反物质，其保存也是相当困难，因为地球上的万事万物都是由物质组成的。
从本质上说，反物质是物质的一种倒转表现形式。爱因斯坦根据相对论，对反物质作出的预言是，相对于一个质量为m、电荷为e的物质，一定会存在一个质量为m、电荷为一e的物质，也就是反物质。
那么，宇宙中到底存不存在反物质呢？
从哲学角度来回答这个问题很容易，我国古代的太极图似乎就暗示了反物质的存在，一些天文学家也认为反物质是有存在可能的，但至今却无法拿出令人信服的证据来证明它的存在。
否定反物质存在的人很多，美国宇宙学家施拉姆曾说，大多数理论家的直觉显示是不存在反物质的，这说明如果你找到了反物质，那将是一个伟大的发现，并证实了肯定反物质的有关理论是错误的，但极有可能是你不能找到它。
即使这样，目前为止，已经有多个国家的科学家参与反物质的研究，投入的资金更是高达1000多亿美元。丁肇中指出，如果反物质真的存在，那么，正、反物质碰撞时，将会产生巨大的能量。
人类的肉眼和天文仪器所能看到和观测到的宇宙中的物质，仅是以恒星或星系形式存在的宇宙结构，只占整个宇宙的10％。宇宙的任何天体都有巨大的引力，在巨大引力的作用下，天体会出现各种反应，并发光发热。当引力随质量增大时，天体会逐渐演变成为一无所有的区域，而且也不发光也不发热，就是我们所称的“黑洞”。对此，法国数学家、天文学家拉普拉斯曾经大胆预言，宇宙中最大的天体有可能是看不见的。
既然宇宙中看见的物质仅占10％，那么，看不见的物质就占90％，它们以暗物质或其他结构形式存在。
对可见物质的巨大引力的存在证明暗物质和反物质存在，似乎这样推测是正确的，但我们的红外线、紫外线和x光都无法探测到暗物质和反物质。
早在1 8 9 8年，一位英国物理学家就曾提出，与物质存在一样，像镜像那样相对应的反物质也是存在。但碍于当时的科学水平和试验条件，这个反物质的概念没有任何事实依据，那么与存在于宇宙体系相反的，由反物质组成的“镜像”宇宙也就成了仅是纯粹意义上的假说。
1997年，美国天文学家宣布，他们利用伽玛射线探测卫星发现，在银河系上方约3500光年处有一个处在不断喷射状态的反物质源，它喷射出的反物质高达2940光年，就像是一个巨大的喷泉，这被称为“反物质喷泉”。这一发现极大地震惊了整个物理学界，一下子激发了科学家们沉寂下来的寻找反物质的热情。
1998年6月3日，丁肇中教授发起了具有全球意义的寻找宇宙反物质活动，这一度让反物质领域成为全球天文学界最为关心的焦点之一。
粒子实验已经证实，正、反粒子的强作用和电磁作用性质是完全一样的，那么，与质子和中子一样，反质子和反中子能结合成带负电的反原子核，反原子核和反电子结合能组成反原子。
这么说来，我们的物质世界中有多少原子，反物质世界中也就相应地存在着多少种反原子，而且原子核反原子在结构上几乎是没有区别的。再从深一层次上讲，大量反原子也一定能构成反物质的恒星和星系。假设宇宙中正、反物质是等量的，那么这样的反恒星和反星系应该也是存在的。
那么，这就给天文学家提了几个深刻的问题：与现存的星系结构体系相对应的反宇宙结构体系是不是存在呢？
如果存在，它们的位置又是如何呢？
上文中说，红外线、紫外线和x光都无法探测到宇宙中的暗物质和反物质，所以通过观测来分辨遥远的星系有没有由反物质构成的，是一件极为困难的事情。至今，天文观测能接受的只是远处天体所放出的光子。在理论上，如果正物质天体辐射光子，那么反物质天体应该也能辐射反光子。而光子是一种纯中性的粒子，所以光子与反光子其实是同一种物质，也就是说天文学家通过可见光、射电、x射线或Y射线观测的光子，无法确定它是来自于物质构成的天体，还是反物质构成的。
恒星和星系除辐射光子外，还辐射中微子。中微子与光子不同，它和反中微子有很大的不同，这似乎让我们看到了一点希望。因为如果我们能接收中微子，那么就能将物质天体和反物质天体区分开来了。但可惜的是，中微子与任何物质的作用都是很困难的，制造一个接收中微子的科学仪器也是很困难的。所以，利用中微子区分物质天体和反物质天体也是行不通的。
虽然探测不到反物质天体，但我们的理论证实它极有可能存在。我们假设它就是存在的，那它又存在于何处呢？
我先从离我们较近空间中的天体开始分析。月球是离我们最近的天体，我们的宇航员早就登陆上去过，如果月球由反物质组成的，那么宇航员在登上月球的那一刻或者接近月球的时候，就与月球的一部分相互湮灭了。说明月球不是反物质天体。
再说太阳。虽然人类不可能通过登上太阳来证明它是不是反物质的，但有其他简洁的方法可以证明。太阳表面的气体很热，导致表面的原子速度极快，形成了太阳风。
太阳风能吹到其他的行星上，如果太阳是反物质恒星，那么太阳风就是由反原子组成的，它吹到其他行星上，就会与行星一起湮灭。但是这种现象没有发生，这就证明整个太阳系中没有反物质天体。
也就说，反物质天体至少存在于太阳系之外。
那整个银河系中的千亿个恒星中，会有一些是反恒星吗？目前，我们能作出肯定的回答：不会。我们分析地面上能接收到的太空中飞行的宇宙射线得知，宇宙射线粒子中反质子比例仅是万分之几，且其中还有少量是高能粒子碰撞的次级产物。此外，从宇宙射线中极少存在的Q粒子中，没有发现任何一个Q粒子。这说明，最初的宇宙射线属于正物质。如果银河系中存在反物质恒星，那么宇宙射线粒子与之碰撞后，就会使其湮灭。在湮灭过程中会释放出Y光子。而我们没有找到Y光子的任何痕迹，这说明银河系中不存在反恒星。
我们知道，宇宙是由大量星系组成的，如果其他星系中有反物质的天体，在理论上我们也能用上述的原理来发现。星系并不是真空，其中弥漫着稀薄的气体，若有反物质存在，定会与正物质相结合消失，产生Y光子。
经过探测，三千万光年的范围内没有y光子，也就是说在这个范围内是不会存在反物质天体的。在更远的范围内，我们不排除有反物质存在，但因距离太远，y光子信号太弱无法探测到是否有反物质存在的可能。
这就是我们目前的天文水平能给出的对反物质的解释和回答。面对这样的结果，人们出现了两种看法。一种看法认为宇宙中正、反物质是等量的，只是需要在更远的范围内寻找反物质星系存在的证据；另一种看法认为既定的事实证明，宇宙中没有大量的反物质，要从整个宇宙的发展史中寻找没有反物质的原因。但真相究竟如何，还需进一步的探索和研究。
宇宙之谜2：微型黑洞
假如关于引力的激进新理论“膜内宇宙”正确，那么，太阳系中就分布着上千个微型黑洞，其大小就相当于一个原子核那么大。这些微型黑洞是宇宙大爆炸时期留下的，它们因与第五维度的关系在不同程度上影响着时空。
研究黑洞物理学的狂潮中最令人兴奋的就是微型黑洞，这受一个假想的影响。假设在离地球不到1毫米的地方真的存在着一个平行宇宙，那么量子效应出现所需的能量可能会降低。
微型黑洞是一种“实验室”，人们可以在其中测试一些弦理论的预言。大型强子对撞机可能创造出微型黑洞。物理学家、天文学家为此而感到兴奋。
微型黑洞虽然离地球很近，但因它只电子般大小，所以它不会吞下整个地球。到达地球的宇宙射线的能量，一般就超过了微型黑洞，所以微型黑洞不会对地球造成不利的影响。
弦理论被引入了微型黑洞的概念，黑洞是在大量的物质被压缩到它的史瓦西半径（一个物体成为寻常黑洞时最大体积的半径）之内的时候形成的。因物质和能量能相互转换，所以黑洞能通过压缩能力制造出来。人们非常期待大型强子对投机LHc（粒子加速器）能不能在14万亿电子伏特的能量下，让两个质子相撞，进而从产生的碎片中制造出微量黑洞。这样制造的黑洞非常小，重量可能只有一个电子质量的1000倍。
美国罗格斯大学的物理学教授查尔斯·基顿和杜克大学的数学家阿尔力·皮特斯在近年所做的数学模型表明，宇宙在早期曾形成过一些质量非常小的黑洞。传统的观点认为，这种微型黑洞在宇宙存在到我们所处的时代之前，就逐渐消失了。但最新的研究显示，目前仍存在一些微型黑洞，它们可能还是宇宙中最隐蔽的天体，也可能是暗物质的组成部分。
经过大量计算，基顿和皮特斯指出，整个宇宙中这种微型黑洞的数量相当庞大，在冥王星轨道以内可能就分布着一些这样的微型黑洞。但因为它们本身不发光，质量又很小，因此探索到它们是非常困难的。这两位科学家还通过计算证明，微型黑洞的位置能通过所谓的“引力透镜”效应来确定。他们还强调，随着美国大区域伽玛射线空间望远镜（简称GLAST）的投入使用，对微型黑洞的搜寻有望出现新的突破。
希腊和俄罗斯物理学家最近提出的假设，高能宇宙粒子穿过大气的时候，也可能产生一些异常微小、存在时间较短的黑洞。这些黑洞以爆炸结束，它们爆炸后的残留，如下雨般倾斜在地球上。他们认为这能解释宇宙射线探测中发现的一种神秘现象。
还有一些认为宇宙中存在着更高维度的物理学家指出，高能宇宙射线与地球大气分子能产生黑洞。
这些黑洞的质量极低，在10微克左右，并且非常不稳定，可能在1 0秒～27秒的一瞬间就发生爆炸成为一簇粒子。
希腊克里特大学的塞奥佐鲁·托马拉斯同两位俄罗斯合作者共同研究得出，如果上面所说的微型黑洞的产生和消失是真实存在的，那么，30多年来，一些设置在高山上的宇宙射线探测器发现的神秘“半人马”现象就能得到合理的解释。
出现“半人马”现象是因为探测器反常地捕捉到大量带电的、由夸克组成的粒子，底部捕捉到的粒子要比顶部多很多。科学家用神话中头小身子大的半人马来比喻它。
在过去的几十年中，高山探测器发现了超过40次“半人马”现象。科学家对此作出了多种假说。托马拉斯等人推算了高能粒子产生的微型黑洞在探测器附近爆炸时产生的信号，发现其与探测器实际记录的信号吻合，所以他们认为微型黑洞的解释比较合理。
如果托马拉斯等人的理论是正确的，那这就不仅意味着微型黑洞的确是存在的，还为高维宇宙理论提供了依据。
宇宙之谜3：宇宙微波背景辐射宇宙微波背景辐射，是一种充满整个宇宙、来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射。微波的不同波段有不同的起源，并具有非宇宙学起源。宇宙微波背景辐射是大爆炸遗留下的产物，被认为是宇宙大爆炸存在的证据。它产生于大爆炸后的三十万年。
