Kosmologia, maailmankaikkeuden tutkimus, kärsii lukuisista ratkaisemattomista ongelmista. Historiallisesti nämä ratkaisemattomat ongelmat saivat aikaan fysiikan uuden kehityksen, joka mullisti alan, mutta viimeisen puolen vuosisadan aikana kosmologit ovat löytäneet uusia ongelmia ja tarjonneet vähemmän vastaavia ratkaisuja. Ratkaisujen löytäminen näihin ongelmiin voi vaatia radikaalia uutta ajattelua ja enemmän suvaitsevaisuutta tohtoreiden palkkaamisessa, jotka ovat taipuvaisia harjoittamaan omia ajatuksiaan sen sijaan, että vain seuraisivat vanhempien tutkijoiden ajatuksia.
Yksi kosmologian näkyvimmistä ongelmista on kosmologinen vakio, joka ohjaa maailmankaikkeuden laajentumista, joka tunnetaan myös pimeänä energiana. Merkittävä osa, noin 60%maailmankaikkeuden massaenergiasta, on salaperäisen energian muodossa, joka työntää kosmoksen erilleen kiihtyvällä nopeudella. Mitä tämä energia on ja mistä se tulee? Kosmologeilla ei ole aavistustakaan.
Vaikka kosmologiassa on samanlainen nimi, on myös toinen ongelma, niin kutsuttu pimeä aine, joka ei itse asiassa liity pimeään energiaan, paitsi jos niihin liittyy asioita, joita emme ymmärrä. Noin 90% maailmankaikkeuden massasta on näennäisesti näkymättömässä aineessa, jota kutsumme pimeäksi aineeksi. Tätä pimeää ainetta voidaan mitata vain sen painovoimalla, joka sillä on ympärillä oleviin esineisiin, ja kaikki havaitsemamme galaksit sisältävät suuria haloja, jotka ulottuvat usein satoja tuhansia valovuosia valoaineen reunan ulkopuolelle. Onko tämä pimeä aine todellista ainetta, kuten heikosti vuorovaikutuksessa olevia massiivisia hiukkasia (WIMP), vai ehkä se on vain havainnointituote, joka johtuu virheellisestä painovoimateoriasta? Kaikille tämän selvittäneille kosmologeille olisi käytännössä taattu Nobel -palkinto, mutta kukaan ei ole onnistunut.
Toinen mysteeri on, miksi maailmankaikkeudessa on niin paljon enemmän ainetta kuin antiaine. Fysikaalisten teorioiden mukaan nämä aineen muodot ovat olennaisesti vastaavia, mutta tavanomaista ainetta havaitaan paljon enemmän kuin antimateriaa. Oliko varhaisessa maailmankaikkeudessa hyvin paljon molempia tyyppejä, ja ne hävitettiin enimmäkseen keskenään jättääkseen tämän päivän asian? Vai oliko alusta alkaen paljon perinteisempi asia? Jos olet kosmologi, tämä on sellainen asia, joka pitää sinut yöllä.
Jotkut vastauksista yllä oleviin kysymyksiin voivat olla peräisin antropisesta periaatteesta – ajatus siitä, että havaitut arvot olivat paljon erilaisia, maailmankaikkeus olisi vihamielinen elämää kohtaan ja näin ollen ei olisi kosmologeja esittämään näitä kysymyksiä. Mutta toiset pitävät antropista periaatetta apuna, koska se tarjoaa kätevän selityksen käytännössä kaikelle, mitä haluamme. Kosmologiassa on lukuisia muita ratkaisemattomia ongelmia, jotka liittyvät massan syntymiseen neutriinoille, entropian kysymykseen kaukaisessa menneisyydessä ja maailmankaikkeuden olosuhteisiin heti alkuräjähdyksen jälkeen. Jos haluat oppia lisää, lue arvostetun kosmologin kirja aiheesta.