1.
宇宙是由什麼組成的？
當被問及這個問題時，或許你很快就會在紙上列出一張長長的名單：
的確，這些都是我們所熟悉的。但除了在這顆星球上的一切，宇宙中還充滿了行星、恆星、星系等令人驚奇的複雜結構。在過去的100年中，隨著對宇宙的不斷探索，我們知道的越來越多：我們發現宇宙始於138億年前，並在某一個時刻開始加速膨脹；我們探測到了更多的系外行星、脈衝星等天體；我們甚至拍攝到了超大質量黑洞的第一張照片。
但當我們瞭解的越多，卻又發現了一個令人驚訝的事實：這些我們所熟悉的物質只佔據了宇宙總質量和能量的5%！
那麼剩下的95%呢？
其中27%被稱為“暗物質”，68%被稱為“暗能量”。在過去的幾十年中，世界各地的大型探測器和望遠鏡競相揭開它們的神秘面紗，但目前一無所獲。
而就算是我們所知道的那5%，依然有許多謎題仍未解開。
2.
早在兩千多年前，古希臘哲學家就已經開始在追問：萬物是由什麼構成的？從最初的土、氣、水、火，一直到原子、原子核、質子和中子，經歷了漫長的探索，物理學家終於建立起了迄今為止最精確的理論：標準模型（詳見：《已知最精確的科學理論是？》）。
在標準模型中，一切物質都是由被稱為基本粒子的夸克和輕子組成的。上個世紀，科學家發現了12種基本物質粒子：六種夸克和六種輕子。這12種基本粒子又被分為三代，第二代和第三代具有和第一代粒子相同的性質，除了擁有更大的質量。但為什麼恰好有三代？為什麼自然界“需要”另外兩代粒子？物理學家還無法理解其中的深意。
除此之外，宇宙中還存在著規範玻色子和希格斯玻色子。光子就是一種規範玻色子，它負責傳遞電磁力。當兩個電子相互排斥的時候，它們實際上是在交換一個光子。
2012年，物理學家終於在大型強子對撞機中發現了希格斯玻色子。但我們對希格斯玻色子的理解並不完整。目前，中國和歐洲都在計劃建造下一代對撞機，其中的一個重要目的就是為了研究希格斯玻色子。
3.
所有的基本物質粒子都有其反物質版本，例如夸克的反物質版本是反夸克，電子的反物質版本是正電子。
如果有一天，你遇到了一個由反物質構成的“你”，千萬不要觸碰他/她，因為當物質和反物質相遇時，就會發生湮滅，化作一團能量。而物理學家預期，在138億年前應該曾發生過一次這樣的大湮滅事件 。
根據標準模型，在宇宙大爆炸之後，應該有等量的物質和反物質被創造出來，這就意味著正反物質的相遇會導致湮滅的發生，從而毀滅了宇宙的形成。顯然這樣的事情並沒有發生，否則今天我們也不會在這裡有此疑問。
是什麼原因導致了物質要多過於反物質？3月21日，物理學家宣佈他們找到了一個解釋物質-反物質不對稱性的新來源（詳見：《新發現！粒子物理學迎來新的里程碑！》），但這還無法為我們提供最終的解答。
4.
標準模型雖然精確地描述了基本粒子和三種基本力（電磁力、弱核力和強核力）間的相互作用，但是它卻無法解釋第四種基本力——引力。
雖然引力是我們每天都會體驗到的，但事實上我們對它還不是很瞭解。例如，為什麼相比於其它三種基本力，引力是如此的微弱？試想一下，如果在桌面上一枚曲別針，你只需要一塊小小的磁鐵就能讓抵抗整個地球的引力，輕而易舉地將曲別針吸起，可見磁力遠比引力強大。這是為什麼？標準模型並沒有提供答案。
一個誘人的解決方案是：額外維度。
上下、左右、前後，這是我們熟知的三維世界。每個維度都代表一個獨立的運動方向，“獨立”意味著你在某一個方向上的運動與其他方向上的運動無關。但宇宙真的只有三維嗎？有沒有可能存在四維（這裡是指除了時間以外的第四維）或更高維度？
我們很難通過圖像去理解更高的維度，但我們可以通過數學來研究額外維度。事實上，早在1919年的時候，物理學家為了統一電磁力和引力就提出了第五維的思想。經歷了100年的發展，物理學家早已發展出了更具有潛力的理論，比如M理論認為宇宙有11維。
物理學家認為，引力之所以這麼弱是因為它很可能進入到額外維度，從而強度被稀釋。但目前在實驗中並沒有發現任何關於額外維度的證據，驗證這一想法的重擔也落在了下一代對撞機中。
5.
為什麼從古至今，就不斷在追問宇宙從何而來，又將往何處去？我們在宇宙中是孤獨的嗎？空間是什麼？時間又是什麼？……
這些大問題似乎與我們毫無關係。但歷史卻告訴為我們，你永遠也無法預知對這些問題的追問最終能帶給我們怎樣的驚喜。例如，愛因斯坦根本無法預料自己提出的相對論對今天的GPS有多麼重要，他當時僅僅只是為了更加深刻地去理解時間、空間和引力的本質。而這樣的例子還有很多（詳見：《沒有實際應用的科學，值得研究嗎？》）。
所有追問這些問題的科學家，都有一致的目標：渴望理解我們的宇宙。這種動機可以追溯到古代，當人們第一次抬頭仰望星空的時候，他們希望能理解他們所生活的世界，並努力地發展出一套可以描述這個世界的理論。在好奇心的驅動下，無論是對微觀世界還是宏觀宇宙（詳見：《最小有多小？最大有多大》和《現代物理學的兩大基石》），我們都已經作出了令人驚歎的發現。但是，這還不夠。
每當我們對一個問題有了一個深層次的理解後，便會發現在背後其實還有更基本的問題。我們無法知道我們現在到底知道了多少，但重要的是：不要停止好奇，停止探索。
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