Kosmologi, studi tentang alam semesta, diganggu oleh banyak masalah yang belum terpecahkan. Secara historis, masalah yang belum terpecahkan ini mendorong perkembangan baru dalam fisika yang kemudian merevolusi bidang tersebut, tetapi dalam setengah abad terakhir, ahli kosmologi telah menemukan masalah baru dan memberikan lebih sedikit solusi yang sesuai. Menemukan solusi untuk masalah ini mungkin memerlukan pemikiran baru yang radikal, dan toleransi yang lebih besar terhadap perekrutan PhD yang cenderung mengejar ide mereka sendiri daripada hanya mengikuti ide ilmuwan senior.
Salah satu masalah yang paling mencolok dalam kosmologi adalah konstanta kosmologis, yang mengatur perluasan alam semesta, juga dikenal sebagai energi gelap. Sebagian besar, sekitar 60%, dari massa-energi di alam semesta adalah dalam bentuk energi misterius yang mendorong kosmos terpisah pada tingkat percepatan. Apa energi ini, dan dari mana asalnya? Ahli kosmologi tidak memiliki ide yang nyata.
Meskipun diberi nama yang mirip, ada masalah lain dalam kosmologi, yang disebut materi gelap, yang sebenarnya tidak terkait dengan energi gelap, kecuali sejauh melibatkan hal-hal yang tidak kita pahami. Sekitar 90% dari massa di alam semesta berada dalam bentuk materi yang tampaknya tidak terlihat yang kita sebut materi gelap. Materi gelap ini hanya dapat diukur dengan tarikan gravitasi yang dimilikinya pada benda-benda di sekitarnya, dan semua galaksi yang kita amati mengandung lingkaran cahaya besar itu, sering kali memanjang hingga ratusan ribu tahun cahaya di luar tepi materi bercahaya. Apakah materi gelap ini materi yang sebenarnya, seperti partikel masif yang berinteraksi dengan lemah (WIMPs), atau mungkin hanya artefak pengamatan yang disebabkan oleh teori gravitasi yang tidak tepat? Setiap kosmolog yang mengetahui hal ini secara praktis akan dijamin mendapatkan Hadiah Nobel, namun tidak ada yang berhasil.
Misteri lain adalah mengapa ada lebih banyak materi daripada antimateri di alam semesta. Menurut teori fisika, bentuk materi ini pada dasarnya setara, tetapi materi konvensional diamati dalam kelimpahan yang jauh lebih besar daripada antimateri. Apakah ada jumlah yang sangat besar dari kedua jenis di alam semesta awal, dan mereka sebagian besar dimusnahkan satu sama lain untuk meninggalkan materi hari ini? Atau apakah ada masalah yang jauh lebih konvensional sejak awal? Jika Anda seorang ahli kosmologi, ini adalah hal yang membuat Anda terjaga di malam hari.
Beberapa jawaban atas pertanyaan di atas mungkin berasal dari prinsip antropik – gagasan bahwa nilai-nilai yang diamati jauh berbeda, alam semesta akan memusuhi kehidupan dan dengan demikian tidak akan ada kosmolog yang mengajukan pertanyaan-pertanyaan ini. Tetapi yang lain melihat prinsip antropik sebagai penolakan, karena ia menawarkan penjelasan yang nyaman untuk hampir semua hal yang kita inginkan. Ada banyak masalah lain yang belum terpecahkan dalam kosmologi, yang berkaitan dengan generasi massa untuk neutrino, pertanyaan tentang entropi di masa lalu, dan kondisi alam semesta segera setelah Big Bang. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut, bacalah buku tentang topik tersebut oleh seorang ahli kosmologi yang disegani.