5个怪异的数，要么异乎寻常得大，要么小得让人吃惊，都与宇宙中一些最大的奥秘联系在一起。
在日常生活中我们无时无刻不在与数字打交道。在这一点上，宇宙学家或者粒子物理学家也跟我们一样，只是他们与之打交道的数远远超过了常人的认识。它们有的小得难以形容，有的大得不可思议。而且，这些怪异的数字跟宇宙最深层次的奥秘联系在一起，有的至今仍在困扰着我们。
下面是其中最典型的5个。
10^-120： 为什么真空能如此之小?
为了体会这个数有多小，想象一下把一个人缩小到一个质子的大小，然后再按同样的操作继续缩小，总共缩小8次，最后得到的“微型人”将是其原始尺寸的10^-120。这比空间最小的单位——普朗克长度(10^-35米)——还小很多量级。
当然，并不存在比我们小10^-120的小人。这个小得不可思议的数是我们在比较真空能的实际观测值和理论计算值之后得到的。换句话说，科学家理论计算得到的真空能要远远大于实际观测值。这个观测和理论的矛盾，是基础物理学中悬而未决的最大问题之一。
什么是真空能?简单地说，真空能就是空间自身蕴藏的能量。我们知道，宇宙正在膨胀，而且膨胀还在加速。人们把加速膨胀的驱动力归诸于暗能量。可是，暗能量的真实身份是什么呢?一种普遍的猜测是真空能。因为哪怕空无一物的真空中，也存在着量子场，赋予空无一物的真空一个能量。量子场的涨落导致虚粒子不停地产生然后湮灭，我们已经观测到了这种效应，所以确信这些量子场是存在的。
可是，当我们计算有多少真空能时，问题来了。根据量子场理论的计算，真空的能量密度大得惊人。哪怕一只咖啡杯体积的空间中，也蕴藏着足以毁灭可观测宇宙超过亿亿亿亿亿亿次的真空能。根据广义相对论，能量等效于质量，质量又可以让时空弯曲，所以，一个拥有如此多真空能的宇宙，早应该坍塌成一个黑洞了。然而事实并非如此。根据我们用望远镜测量的宇宙膨胀的加速度，真空能的观测值实际上只有理论预测值的10^-120。
那么，什么地方出错了?一个可能是，量子场理论出了问题。但量子场理论是物理学中最精确的理论。它计算的氢原子自旋磁矩与测量值的符合程度，可以精确到小数点后面第十位。
我们当然也可以怀疑爱因斯坦的广义相对论出错了——毕竟，我们所谓真空能的观测值，是通过广义相对论推算出来的。但同样麻烦的是，广义相对论也非常稳健，在其他事情上一直都表现出色。
也许实验能帮助我们找到答案。迄今为止，探测真空能的唯一实验是观测宇宙的加速膨胀。但天文学家正在研究通过其他途径探测真空能的可能性，比如观测中子星。
中子星是宇宙中密度最大的一种恒星，它的核心可能致密到足以引发真空能发生变化，在其大小和形状上留下印记。而这些印记我们可以尝试用引力波来探测。
总之，天文学家希望通过探测一些最奇特的天体，来理解宇宙中这个最小的数之一。
0.0000000000000001：
为什么希格斯子的质量如此之小?
接下来这个数，相较前一个数是大的。然而对我们来说，它仍然小得难以察觉。如果你把一个人按这个数缩小，他将只有原子直径的百万分之一，只有一个质子直径的十分之一。就像第一个数一样，这个数也来自实际观测值和理论预测值的比。在这里，它与希格斯玻色子的质量有关。
当2012年7月4日欧洲核子中心的科学家宣布发现希格斯玻色子时，粒子物理学的标准模型达到了荣誉的巅峰。该模型准确地描述了我们宇宙中所有可见物质的微观运动。希格斯子是这个“粒子拼图”中的最后一块，解释了为什么包括它自身在内的基本粒子具有质量。但事实上，标准模型虽然在预言希格斯子存在这一点上大获全胜，但在预言其质量上，却是失败的。
像所有粒子一样，希格斯玻色子也“浸泡”在我们前面提到的无所不在的量子场中。按标准模型的说法，最初所有粒子都是无质量的，是粒子与量子场的作用，赋予了它们质量。根据计算，希格斯子应该有几微克，与一根头发丝的百分之一差不多重。但实际上，经反复测量，希格斯玻色子的真实质量只是这个理论预言值的0.0000000000000001。
这个结果令粒子物理学家不安。他们尝试将希格斯子分解成更小的亚粒子——在微观尺度上，与量子场相互作用的不再是希格斯子，而是组成它的亚粒子，而且它们与量子场的作用方式可能非常不同，赋予它们更微小的质量。这样或许可以拉近测量值和理论值
到目前为止，实验还没有显示出支持这个想法的任何证据。然而，欧洲核子中心的大型强子对撞机经过升级，正开启第三次运行。它将以更高的能量和更高的精度探测粒子的对撞。也许它能为希格斯子质量轻盈之谜提供一些线索。
10^80：为什么宇宙中存在粒子?
我们的第三个数以任何标准来看都是巨大的。如果你把一个人按这个数放大，他将比可观测宇宙大100的亿亿亿亿亿倍。10^80实际上是可观测宇宙中存在的普通粒子的数量。然而，对于物理学家来说，这个数大到什么地步不重要，重要的是他们需要回答，这个数为什么不是零?零意味着宇宙中一个粒子也没有。所以换句话说，他们需要回答，宇宙中为什么还会有粒子存在?
宇宙中约有5%是由正常物质组成的——这些“正常物质”既包括构成了你和我，以及所有我们能看到的东西(如恒星和星系)的物质，也包括反物质。
反物质在我们这个宇宙中是非常罕见的，在粒子对撞机中生产1克反物质，成本高达60多万亿美元。这就产生一个谜：在粒子物理学的标准模型中，按照对称性的要求，大爆炸应该创造了等量的物质和反物质。当物质遇到反物质时，两者就会湮灭，到头来除了辐射，什么都不会剩下。但这显然与事实不符，在我们的宇宙中，存在多达10^80的粒子，它们中绝大多数是物质粒子。
为什么在我们的宇宙中，物质与反物质如此不对称呢?
一种可能是，失踪的反物质就在离我们很远的地方。但如果是这样的话，我们应该能够看到证据。例如，在反物质世界与我们的物质世界交界处，两者相遇会发生湮灭，产生强烈的伽马射线。但我们迄今并未看到这些伽马射线源。
另一种可能是，我们需要一种未知的机制来打破物质和反物质的对称性。这需要对标准模型进行扩展。譬如有人建议，希格斯粒子是由更小的亚粒子组成的。这种亚粒子打破了物质和反物质之间的对称性，它们该为粒子的存在之谜负责。好消息是，这种亚粒子以及它们的行为或许是可以在升级后的强子对撞机上探测的。
10^10^68：宇宙需要多大才能找到你的一个“二重身”?
这里我们有一个大得吓人的数字，以至于很难与任何其他数进行比较。
这个数又被称为“二重身数”，因为它涉及到在我们的宇宙中存在另一个完全像你一样的人(你的“二重身”)的概率。明确地说，这里谈的你的“二重身”，不是我们宇宙之外的你，譬如像量子力学的多世界解释中，随着你对一个量子事件做一次观测，世界瞬间一分为二，出现在另一个平行宇宙中的你，而是在我们自己的宇宙中，与你完全一样的第二个“你”——有着同样的外貌，甚至有着同样的想法。
“二重身”的概念最早可追溯到美国麻省理工学院物理学家马克斯·泰格马克的一个想法。
我们知道，每个人都是由微观粒子组成的，而每个粒子的状态都可用一组量子态(如核外电子的轨道量子数、自旋量子数等)来表征。这就像经典物理学中，一个物体的状态完全由它的位置和速度表征一样。当然，构成你的粒子数是非常庞大的(但还不至于无穷大)，而整个的你，就由这些粒子的量子态完全决定：当一个人所有粒子的量子态跟你身上的粒子的量子态完全一样时，我们就说那个人是你的“二重身”。哪怕那人身上有一个粒子的量子态与你的不符，他就不是你的“二重身”。
现在，我们想知道，在我们这个宇宙中出现你的“二重身”的概率有多大。
从物理学的角度说，要回答这个问题，需要知道你身上的所有这些粒子，其量子态可以组合出多少种可能——你只是这些组合中的一个。或者也可以说，需要知道你这个人需要用多少量子信息来编码。
这跟电脑上储存信息的道理是一样的。在电脑硬盘上，用0或1来代表一根磁芯的朝上或朝下的状态。用信息学的术语说，0或1代表1比特。一条10比特的信息，需要调用10根磁芯来存储。这10根磁芯的总状态数是2^10，而表征这条信息的状态，只是2^10中的1个。反过来，如果我们知道了一条信息的比特数(10比特)，也就知道了这条信息对应的总状态数(2^10)。
所以，问“你身上所有粒子的量子态总数是多少”，不妨先问“你身上的所有粒子可以编码出多少信息”。
这个计算本来是非常复杂的，但物理学家的一项研究成果把这个问题简化了。这个成果叫“宇宙全息原理”。它说：任何一个有体积的物体，不论其内部如何复杂，表征其状态的量子信息，都编码在其二维的表面上，这就好比二维的全息照片可以栩栩如生地表现一个三维物体一样。
当然，当我这么说的时候，你可千万不要误解为你肚子里的所有东西，都刻在你的皮肤上。这个表面是纯粹数学意义上的表面，跟你的皮肤无关。储存这些量子信息的“像素”是最小的面积单位——普朗克面积(10^-70平方米)。
根据宇宙全息原理，只需要将你的表面除以普朗克面积，就得到了表征你这个人的量子信息。然后，你可以把量子信息换算成所有组成你的粒子的量子态数量。这个值有多大?10^10^68。换句话说，你只是10^10^68个组合中的1个。或者还可以说，跟你同样形状(当然也是同样体积)的一块空间中，刚好出现你这样一个人的概率是10^-10^68。这个概率也可以理解为，在我们的宇宙中，要出现你的一个二重身，宇宙的体积需要是你的体积的10^10^68倍。
由于这个数实在太大了，我们可观测宇宙的体积远远没有达到这个尺寸，所以我们有足够的理由相信，在这个宇宙中你是独一无二的。
无穷大：黑洞中心的秘密
无穷大，这是所有数中最大的一个。在物理学中，当一个理论计算出一个无穷大的值，意味着这个理论就失效了。
比如说，如果我们冒险进入黑洞的最深处，或者倒退到宇宙诞生的那一刻，我们会遇到一个被称为“奇点”的东西。在奇点处，物质密度无穷大，引力无穷大，爱因斯坦的广义相对论不再能够描述这里发生的事情。
如果这样的奇点是真实存在的，对于我们当然是完全不可理解的。不过，也有人不死心。他们认为，真实的宇宙中不应该存在“无穷大”这种让人鬼打墙的怪东西。现在，之所以出现无穷大，是我们自己的理论不够完善。具体地说，广义相对论并非描述引力的“终极理论”。为了消除奇点，我们需要一个能够解释宇宙所有方面的万有理论。
万有理论的一个候选者是弦理论。在弦理论中，自然界的所有基本粒子不再是一个没有任何尺寸的点(零维)，而是被理解为一维弦的振动。基本粒子作为一个点，它们可以无限靠近，靠近时，作用力趋于无穷大，这正是造成奇点处引力无穷大的根源。现在，在弦理论中，基本粒子是有尺寸的，不能无限靠近，经这样处理，奇点自然就不可能形成了。
但是弦理论的计算非常复杂，涉及到很高的能量以及更高维的空间，得出的结论让我们几乎无法验证其对错，所以也为不少人诟病。
