Teoretični problemi Vložek iz Wikipedije. Psihedelično - avgust 2013 Spodaj je seznam nerešenih problemov v sodobni fiziki. Nekateri od teh problemov so teoretične narave, kar pomeni, da obstoječe teorije ne znajo pojasniti določenih

14. POGLAVJE REŠITEV V ISKANJU PROBLEMA ALI VEČ PROBLEMOV Z ISTO REŠITVIJO? UPORABA LASERJEV Leta 1898 je Wells v svoji knjigi Vojna svetov zamislil, da bodo Zemljo napadli Marsovci, ki bodo uporabljali smrtonosne žarke, ki bi zlahka prešli skozi opeke, zažgali gozdove in

II. Socialna plat problema Ta plat problema je nedvomno najpomembnejša in najbolj zanimiva. Zaradi njegove velike kompleksnosti se bomo tukaj omejili le na najsplošne premisleke.1. Spremembe v svetovni ekonomski geografiji Kot smo videli zgoraj, stroški

1.2. Astronomski vidik problema ACO Vprašanje ocene pomena nevarnosti asteroida in kometa je povezano predvsem z našim poznavanjem naseljenosti sončnega sistema z majhnimi telesi, zlasti tistimi, ki lahko trčijo z Zemljo. Astronomija daje takšno znanje.

Novi problemi kozmologije Vrnimo se k paradoksom nerelativistične kozmologije. Spomnimo se, da je razlog za gravitacijski paradoks v tem, da za nedvoumno določitev gravitacijskega vpliva bodisi ni dovolj enačb bodisi ni mogoče pravilno določiti

9. poglavje. Težave z združevanjem Leta 1947 se je Brice DeWitt, pravkar diplomiral iz podiplomske šole, srečal z Wolfgangom Paulijem in mu povedal, da dela na kvantiziranju gravitacijskega polja. Devitt ni razumel, zakaj dva velika koncepta 20. stoletja - kvantna fizika in splošna teorija

Ekologija življenja. Poleg standardnih logične težave kot "če drevo pade v gozdu in nihče ne sliši, ali se oglasi?", nešteto ugank

Poleg standardnih logičnih problemov, kot je »če drevo pade v gozdu in ga nihče ne sliši, ali se oglasi?«, neštete uganke še naprej izzivajo um ljudi v vseh disciplinah. moderna znanost in humanistične vede.

Vprašanja, kot so "ali obstaja univerzalna definicija "besede"?", "ali barva obstaja fizično ali se pojavlja le v naših glavah?" in "kakšna je verjetnost, da bo sonce jutri vzšlo?" ne pusti ljudem spati. Ta vprašanja smo zbrali z vseh področij: medicine, fizike, biologije, filozofije in matematike, in se odločili, da jih zastavimo vam. Lahko odgovoriš?

Zakaj celice naredijo samomor?

Biokemični dogodek, znan kot apoptoza, se včasih imenuje "programirana celična smrt" ali "celični samomor". Zaradi razlogov, ki jih znanost ne razume popolnoma, imajo celice možnost, da se »odločijo umreti« na zelo organiziran in pričakovan način, kar je popolnoma drugače kot nekroza (celična smrt zaradi bolezni ali poškodbe). Ocenjuje se, da od 50 do 80 milijard celic umre zaradi programirane celične smrti v človeškem telesu vsak dan, vendar mehanizem za njimi in celo namen sam nista povsem razumljena.

Po eni strani preveč programirano celično odmiranje vodi v mišično atrofijo in mišično oslabelost, po drugi strani pa pomanjkanje pravilne apoptoze omogoča razmnoževanje celic, kar lahko povzroči raka. Splošni koncept apoptoze je prvi opisal nemški znanstvenik Karl Vogt leta 1842. Od takrat je bil dosežen velik napredek v razumevanju tega procesa, vendar še vedno ni popolne razlage zanj.

Računalniška teorija zavesti

Nekateri znanstveniki dejavnost uma enačijo z načinom, kako računalnik obdeluje informacije. Tako se je sredi 60. let razvila računalniška teorija zavesti in človek se je začel resno boriti s strojem. Preprosto povedano, predstavljajte si, da so vaši možgani računalnik in vaša zavest operacijski sistem ki ga nadzoruje.

Če se potopite v kontekst računalništva, je analogija preprosta: v teoriji programi proizvajajo podatke na podlagi niza vhodnih informacij (zunanji dražljaji, vid, zvok itd.) in spomina (ki ga lahko štejemo za fizično težko pogon in naš psihološki spomin). Programe nadzirajo algoritmi, ki imajo končna številka koraki se ponavljajo glede na različne vnose. Tako kot možgani mora tudi računalnik predstavljati tisto, česar fizično ne more izračunati - in to je eden najmočnejših argumentov v prid tej teoriji.

Vendar pa se računalniška teorija razlikuje od reprezentativne teorije zavesti po tem, da niso vsa stanja reprezentativna (na primer depresija) in se zato ne bodo mogla odzvati na računalniške vplive. Toda ta problem je filozofski: računalniška teorija zavesti deluje dobro, dokler ne pride do »reprogramiranja« možganov, ki so depresivni. Ne moremo se ponastaviti na tovarniške nastavitve.

Težak problem zavesti

IN filozofski dialogi»zavest« je definirana kot »qualia« in problem qualia bo verjetno večno preganjal človeštvo. Qualia opisuje posamezne manifestacije subjektivne zavestne izkušnje - na primer glavobol. Vsi smo že doživeli to bolečino, vendar ni mogoče izmeriti, ali smo imeli enak glavobol ali je bila izkušnja enaka, saj doživljanje bolečine temelji na našem dojemanju le-te.

Čeprav je bilo narejenih veliko znanstvenih poskusov opredelitve zavesti, še nihče ni razvil splošno sprejete teorije. Nekateri filozofi so dvomili o sami možnosti tega.

Getyejeva težava

Goethierjev problem je: "Ali je upravičeno resnično prepričanje znanje?" to logična uganka je med najbolj zaskrbljujočimi, ker od nas zahteva, da razmislimo, ali je resnica univerzalna stalnica. Spodbuja tudi veliko miselnih eksperimentov in filozofski argumenti, vključno z "upravičenim pravim prepričanjem":

Subjekt A ve, da je trditev B resnična, če in samo če:

B je res

in A verjame, da je B resničen,

in A je prepričan, da je prepričanje, da je B resničen, upravičeno.

Kritiki problema, kot je Goethier, verjamejo, da je nemogoče upravičiti kar koli, kar ni res (ker se »resnica« šteje za koncept, ki povzdigne argument v nespremenljiv status). Težko je definirati ne samo, kaj za nekoga pomeni biti resničen, ampak tudi, kaj pomeni verjeti, da je res. Imel je velik vpliv na vse, od forenzike do medicine.

Ali so vse barve v naših glavah?

Eden najkompleksnejših vidikov človeške izkušnje ostaja zaznavanje barve: ali imajo fizični predmeti v našem svetu dejansko barvo, ki jo prepoznamo in obdelamo, ali pa se proces podajanja barve zgodi v celoti v naših glavah?

Vemo, da barve svoj obstoj dolgujejo različnim valovnih dolžinam, toda ko gre za naše dojemanje barv, naša splošna nomenklatura in preprosto dejstvo da bi naše glave verjetno raznesle, če bi nenadoma naleteli na še nikoli videno barvo v naši univerzalni paleti, ideja, ki še naprej preseneča znanstvenike, filozofe in vse ostale.

Kaj je temna snov?

Astrofiziki vedo, kaj temna snov ni, a s to definicijo niso prav nič zadovoljni: čeprav je ne vidimo niti z najmočnejšimi teleskopi, vemo, da je te v vesolju več kot navadne snovi. Ne absorbira in ne oddaja svetlobe, razlika pa je v gravitacijskih učinkih velika telesa(planeti itd.) so znanstveniki privedli do prepričanja, da nekaj nevidnega igra vlogo pri njihovem gibanju.

Teorija, ki je bila prvič predlagana leta 1932, se je v veliki meri skrčila na problem "manjkajoče mase". Obstoj črne snovi ostaja nedokazan, vendar je znanstvena skupnost prisiljena sprejeti njen obstoj kot dejstvo, kakršno koli že je.

Problem sončnega vzhoda

Kakšna je verjetnost, da bo sonce jutri vzšlo? Filozofi in statistiki si to vprašanje zastavljajo že tisočletja in poskušajo najti neovrgljivo formulo za ta vsakodnevni dogodek. To vprašanje je namenjeno prikazu omejitev teorije verjetnosti. Težava nastane, ko začnemo razmišljati, da obstaja veliko razlik med predhodnim znanjem ene osebe, predhodnim znanjem človeštva in predhodnim znanjem vesolja o tem, ali bo sonce vzšlo.

če str je dolgoročna pogostost sončnih vzhodov in do str uporabi se enotna porazdelitev verjetnosti, nato pa vrednost str povečuje vsak dan, ko sonce dejansko vzide in vidimo (posameznik, človeštvo, vesolje), da se to dogaja.

137 element

Predlagani končni element periodnega sistema "Feynmanium", imenovan po Richardu Feynmanu, je teoretični element, ki je morda zadnji možni element; da bi presegli #137, se bodo morali elementi premikati hitreje od svetlobne hitrosti. Predlagano je bilo, da elementi nad #124 ne bi bili dovolj stabilni, da bi preživeli več kot nekaj nanosekund, kar pomeni, da bi element, kot je Feynmanium, uničil spontana cepitev, preden bi ga lahko preučili.

Še bolj zanimivo pa je, da je bila številka 137 izbrana v čast Feynmanu z razlogom; je verjel, da ima to število globok pomen, saj je "1/137 = skoraj natančno vrednost tako imenovane konstante fine strukture, brezdimenzijske količine, ki določa moč elektromagnetne interakcije."

Veliko vprašanje ostaja, ali lahko tak element obstaja onkraj čisto teoretičnega in ali se bo to zgodilo v našem življenju?

Ali obstaja univerzalna definicija besede "beseda"?

V jezikoslovju je beseda majhna izjava, ki ima lahko nek pomen: praktični oz dobesedno. Morfem, ki je nekoliko manjši, a s katerim še vedno lahko prenesete pomen, za razliko od besede, ne more biti sam. Lahko rečete "-stvo" in razumete, kaj to pomeni, vendar je malo verjetno, da bo pogovor iz takšnih ostankov imel smisel.

Vsak jezik na svetu ima svoj leksikon, ki je razdeljen na lekseme, ki so oblike posameznih besed. Leksemi so za jezik izjemno pomembni. Ampak spet več v splošnem smislu, najmanjša govorna enota ostaja beseda, ki lahko stoji sama in bo imela pomen; Res je, ostajajo težave z opredelitvijo na primer delcev, predlogov in veznikov, saj zunaj konteksta nimajo posebnega pomena, čeprav ostajajo besede v splošnem pomenu.

Paranormalne moči za milijon dolarjev

Od začetka leta 1964 je v tekmovanju Paranormal Challenge sodelovalo približno 1000 ljudi, vendar še nihče ni dobil nagrade. Izobraževalna fundacija James Randi ponuja milijon dolarjev vsakomur, ki lahko znanstveno dokaže nadnaravne ali paranormalne sposobnosti. Skozi leta se je veliko medijev poskušalo dokazati, a so bili kategorično zavrnjeni. Da bi bilo vse uspešno, mora prijavitelj pridobiti odobritev izobraževalne ustanove ali druge organizacije ustrezne stopnje.

Čeprav nobeden od 1000 prijavljenih ni mogel dokazati opaznih psihičnih paranormalnih sposobnosti, ki bi jih bilo mogoče znanstveno potrditi, je Randy dejal, da je "zelo malo" tekmovalcev menilo, da je njihov neuspeh posledica pomanjkanja talenta. Neuspeh so večinoma vsi pripisovali živčnosti.

Težava je v tem, da bo le redkokdo kdaj zmagal na tem tekmovanju. Če ima nekdo nadnaravne sposobnosti, to pomeni, da jih ni mogoče razložiti z naravnimi znanstveni pristop. Ali ga dobite?

10 nerešenih problemov sodobne fizike
Spodaj predstavljamo seznam nerešenih problemov sodobne fizike.

Nekatere od teh težav so teoretične. To pomeni, da obstoječe teorije ne morejo pojasniti določenih opazovanih pojavov ali eksperimentalnih rezultatov.

Druge težave so eksperimentalne, kar pomeni, da obstajajo težave pri ustvarjanju eksperimenta za preizkušanje predlagane teorije ali za podrobnejšo študijo pojava.

Nekatere od teh težav so med seboj tesno povezane. Na primer, dodatne dimenzije ali supersimetrija lahko rešijo problem hierarhije. Menijo, da lahko popolna teorija kvantne gravitacije odgovori na večino teh vprašanj.

Kakšen bo konec vesolja?

Odgovor je v veliki meri odvisen od temne energije, ki ostaja neznan člen enačbe.

Temna energija je odgovorna za pospešeno širjenje vesolja, vendar je njen izvor skrivnost. Če je temna energija skozi čas konstantna, bomo verjetno doživeli "veliko zamrznitev": Vesolje se bo še naprej hitreje širilo in sčasoma se bodo galaksije tako oddaljile, da se bo trenutna praznina vesolja zdela kot otročja igra.

Če se temna energija poveča, bo širitev postala tako hitra, da se bo povečal prostor ne le med galaksijami, ampak tudi med zvezdami, torej same galaksije bodo raztrgane; ta možnost se imenuje "velika vrzel".

Drugi scenarij je, da se bo temna energija zmanjšala in ne bo več mogla nasprotovati gravitacijski sili, zaradi česar se bo vesolje sesedlo ("veliki krč").

No, bistvo je, da smo, ne glede na to, kako se dogodki odvijajo, obsojeni na propad. Pred tem pa so še milijarde ali celo trilijoni let — dovolj, da ugotovimo, kako bo vesolje umrlo.

Kvantna gravitacija

Kljub aktivnim raziskavam teorija kvantne gravitacije še ni izdelana. Glavna težava pri njegovi konstrukciji je, da se dve fizikalni teoriji, ki ju skuša povezati – kvantna mehanika in splošna teorija relativnosti (GR) – opirata na različne nize načel.

Tako je kvantna mehanika oblikovana kot teorija, ki opisuje časovno evolucijo fizičnih sistemov (na primer atomov ali osnovnih delcev) glede na zunanji prostor-čas.

V splošni teoriji relativnosti ni zunanjega prostora-časa — sam je dinamična spremenljivka teorije, odvisna od značilnosti tistih v njej klasična sistemi

Pri prehodu na kvantno gravitacijo je treba sisteme vsaj zamenjati s kvantnimi (torej jih kvantizirati). Nastajajoča povezava zahteva nekakšno kvantizacijo same geometrije prostora-časa, fizični pomen takšne kvantizacije pa je popolnoma nejasen in ni nobenega uspešnega, doslednega poskusa, da bi jo izvedli.

Tudi poskus kvantizacije lineariziranega klasična teorija gravitacije (GR) naleti na številne tehnične težave — kvantna gravitacija se izkaže za nerenormalizacijsko teorijo zaradi dejstva, da je gravitacijska konstanta dimenzionalna količina.

Situacijo otežuje dejstvo, da neposredni poskusi na področju kvantne gravitacije zaradi šibkosti gravitacijske interakcije, ni na voljo sodobne tehnologije. V zvezi s tem se moramo pri iskanju pravilne formulacije kvantne gravitacije zanašati le na teoretične izračune.

Higgsov bozon nima prav nobenega smisla. Zakaj obstaja?

Higgsov bozon pojasnjuje, kako vsi drugi delci pridobijo maso, vendar odpira tudi številna nova vprašanja. Na primer, zakaj Higgsov bozon komunicira z vsemi delci drugače? Tako t-kvark z njim sodeluje močneje kot elektron, zato je masa prvega veliko večja od mase drugega.

Poleg tega je Higgsov bozon prvi osnovni delec z ničelnim spinom.

"Imamo popolnoma novo področje fizike delcev," pravi znanstvenik Richard Ruiz, "nimamo pojma, kakšna je njegova narava."

Hawkingovo sevanje

Ali črne luknje proizvajajo toplotno sevanje, kot napoveduje teorija? Ali to sevanje vsebuje informacije o njihovi notranji strukturi ali ne, kot nakazuje prvotni Hawkingov izračun?

Zakaj se je zgodilo, da je vesolje sestavljeno iz materije in ne iz antimaterije?

Antimaterija je ista snov: ima popolnoma enake lastnosti kot snov, iz katere so sestavljeni planeti, zvezde in galaksije.

Edina razlika je naboj. Glede na sodobne ideje, v novorojenem vesolju je bilo obojega v enaki količini. Kmalu zatem veliki pok materija in antimaterija anihilirani (reagirali z medsebojnim uničenjem in nastankom drugih delcev drug drugega).

Vprašanje je, kako se je zgodilo, da je nekaj snovi še ostalo? Zakaj je materija uspela in je antimaterija izgubila vlečenje vrvi?

Da bi razložili to neenakost, znanstveniki pridno iščejo primere kršitve CP, to je procesov, pri katerih delci raje razpadejo in tvorijo snov kot antimaterijo.

"Najprej bi rada razumela, ali se oscilacije nevtrinov (pretvorba nevtrinov v antinevtrine) med nevtrini in antinevtrini razlikujejo," pravi Alicia Marino z univerze v Koloradu, ki je delila vprašanje. 

"Nič takega še nismo opazili, vendar se veselimo naslednje generacije poskusov."

Teorija vsega

"Nič takega še nismo opazili, vendar se veselimo naslednje generacije poskusov."   Ali obstaja teorija, ki pojasnjuje vrednosti vseh osnovnih fizikalnih konstant? Ali obstaja teorija, ki pojasnjuje, zakaj so fizikalni zakoni takšni, kot so?

Sprva je bil ta izraz uporabljen na ironičen način za označevanje različnih posplošenih teorij. Sčasoma se je izraz uveljavil v popularizacijah kvantne fizike za označevanje teorije, ki bi poenotila vse štiri temeljne sile v naravi.

V dvajsetem stoletju je bilo predlaganih veliko "teorij vsega", vendar nobena ni bila eksperimentalno preizkušena ali pa obstajajo velike težave pri vzpostavitvi eksperimentalnega testiranja za nekatere kandidate.

Bonus: kroglasta strela

Kakšna je narava tega pojava? Je kroglična strela samostojen objekt ali se napaja z energijo od zunaj? Ali so vse kroglične strele enake narave ali obstajajo različne vrste?

Kroglasta strela — žareča ognjena krogla, ki lebdi v zraku, edinstveno redka naravni pojav.

Združeno fizikalna teorija Pojav in potek tega pojava do danes nista predstavljena, obstajajo pa tudi znanstvene teorije, ki pojav reducirajo na halucinacije.

Obstaja okoli 400 teorij, ki pojasnjujejo pojav, a nobena ni dobila absolutnega priznanja v akademskem okolju. V laboratorijskih pogojih so bili podobni, a kratkotrajni pojavi pridobljeni na več različnih načinov, zato vprašanje narave kroglične strele ostaja odprto. Konec 20. stoletja ni bilo ustvarjeno niti eno poskusno stojalo, v katerem bi ta naravni pojav umetno reproducirali v skladu z opisi očividcev kroglične strele.

Splošno prepričanje je, da je kroglasta strela pojav električnega izvora, naravne narave, torej gre za posebno vrsto strele, ki obstaja dolgo časa in ima obliko krogle, ki se lahko premika po nepredvidljivi poti, včasih presenetljivo za očividce.

Tradicionalno je zanesljivost številnih poročil očividcev o kroglični streli vprašljiva, vključno z:

• samo dejstvo opazovanja vsaj nekega pojava;
• dejstvo opazovanja kroglične strele in ne kakšnega drugega pojava;
• posamezne podrobnosti pojava, navedene v pripovedi očividca.

Dvomi o zanesljivosti številnih dokazov otežujejo preučevanje pojava, poleg tega pa ustvarjajo podlago za pojav različnih špekulativnih in senzacionalnih gradiv, ki naj bi bila povezana s tem pojavom.

Na podlagi gradiva iz: več deset člankov iz

Spodaj je seznam nerešeni problemi sodobne fizike. Nekatere od teh težav so teoretične. To pomeni, da obstoječe teorije ne morejo pojasniti določenih opazovanih pojavov ali eksperimentalnih rezultatov. Druge težave so eksperimentalne, kar pomeni, da obstajajo težave pri ustvarjanju eksperimenta za preizkušanje predlagane teorije ali za podrobnejšo študijo pojava. Naslednji problemi so bodisi temeljni teoretični problemi, ali teoretične ideje, za katere ni eksperimentalnih podatkov. Nekatere od teh težav so med seboj tesno povezane. Na primer, dodatne dimenzije ali supersimetrija lahko rešijo problem hierarhije. Menijo, da je popolna teorija kvantne gravitacije sposobna odgovoriti na večino zgoraj naštetih vprašanj (razen problema otoka stabilnosti).

• 1. Kvantna gravitacija. Ali je mogoče kvantno mehaniko in splošno relativnost združiti v eno samokonsistentno teorijo (morda kvantno teorijo polja)? Ali je prostor-čas zvezen ali je diskreten? Ali bo samokonsistentna teorija uporabila hipotetični graviton ali bo v celoti produkt diskretna struktura prostor-čas (kot v zanki kvantne gravitacije)? Ali obstajajo odstopanja od napovedi splošne teorije relativnosti za zelo majhne ali zelo velike lestvice ali druge ekstremne okoliščine, ki izhajajo iz teorije kvantne gravitacije?
• 2. Črne luknje, izginotje informacij v črni luknji, Hawkingovo sevanje. Ali črne luknje proizvajajo toplotno sevanje, kot napoveduje teorija? Ali to sevanje vsebuje informacije o njihovi notranji strukturi, kot nakazuje dvojnost nespremenljivosti merilnika gravitacije, ali ne, kot nakazuje Hawkingov prvotni izračun? Če ne in črne luknje lahko nenehno izhlapevajo, kaj se potem zgodi z informacijami, shranjenimi v njih (kvantna mehanika ne predvideva uničenja informacij)? Ali pa se bo sevanje na neki točki ustavilo črna luknja malo ostalo? Ali obstaja še kakšen način za preučevanje njihove notranje strukture, če taka sploh obstaja? Ali zakon o ohranitvi barionskega naboja velja znotraj črne luknje? Dokaz načela kozmične cenzure, kot tudi natančna formulacija pogojev, pod katerimi je izpolnjena, nista znana. Popolne in popolne teorije o magnetosferi črnih lukenj ni. Natančna formula za izračun števila različnih stanj sistema, katerega kolaps povzroči nastanek črne luknje z dano maso, vrtilno količino in nabojem, ni znana. Za črno luknjo v splošnem primeru ni znanega dokaza "teorema brez las".
• 3. Razsežnost prostor-čas. Ali poleg štirih, ki jih poznamo, v naravi obstajajo še dodatne dimenzije prostora-časa? Če da, kakšno je njihovo število? Ali je dimenzija »3+1« (ali višja) apriorna lastnost vesolja ali je rezultat drugih fizičnih procesov, kot nakazuje na primer teorija vzročne dinamične triangulacije? Ali lahko eksperimentalno »opazujemo« višje prostorske dimenzije? Ali drži holografski princip, po katerem je fizika našega »3+1«-dimenzionalnega prostora-časa enakovredna fiziki na hiperpovršini z »2+1« dimenzijo?
• 4. Inflacijski model Vesolje. Ali je teorija o kozmični inflaciji resnična in če je, kakšne so njene posledice? podrobne podrobnosti tej stopnji? Kakšno je hipotetično inflatonsko polje, ki je odgovorno za naraščajočo inflacijo? Če je do inflacije prišlo na eni točki, ali je to začetek samovzdrževalnega procesa zaradi inflacije kvantno mehanskih nihanj, ki se bo nadaljeval na povsem drugem mestu, oddaljenem od te točke?
• 5. Multiverse. Ali obstajajo fizični razlogi za obstoj drugih vesolj, ki jih v osnovi ni mogoče opazovati? Na primer: ali obstajajo kvantnomehanske »alternativne zgodovine« ali »številni svetovi«? Ali obstajajo "druga" vesolja s fizikalnimi zakoni, ki izhajajo iz alternativnih načinov kršitve navidezne simetrije? fizična moč pri visokih energijah, morda neverjetno daleč stran zaradi kozmične inflacije? Ali bi lahko druga vesolja vplivala na naše in povzročila na primer anomalije v temperaturni porazdelitvi sevanja kozmičnega mikrovalovnega ozadja? Ali je za reševanje globalnih kozmoloških dilem upravičeno uporabljati antropični princip?
• 6. Načelo kozmične cenzure in hipoteza zaščite kronologije. Ali lahko singularnosti, ki niso skrite za obzorjem dogodkov, znane kot "gole singularnosti", izhajajo iz realističnih začetnih pogojev ali pa je mogoče dokazati neko različico "hipoteze kozmične cenzure" Rogerja Penrosa, ki nakazuje, da je to nemogoče? IN v zadnjem času pojavila so se dejstva v prid nedoslednosti hipoteze o kozmični cenzuri, kar pomeni, da bi se morale gole singularnosti pojavljati veliko pogosteje kot le kot ekstremne rešitve Kerr-Newmanovih enačb, vendar dokončni dokazi za to še niso bili predstavljeni. Podobno bodo pri nekaterih rešitvah enačb nastale zaprte časovno podobne krivulje splošna teorija relativnost (in ki vključuje možnost potovanja nazaj v času) izključuje teorija kvantne gravitacije, ki združuje splošno relativnost s kvantno mehaniko, kot predlaga "hipoteza zaščite kronologije" Stephena Hawkinga?
• 7. Časovna os. Kaj nam lahko o naravi časa povedo pojavi, ki se med seboj razlikujejo po premikanju naprej in nazaj v času? Kako se čas razlikuje od prostora? Zakaj so kršitve CP opažene le pri nekaterih šibke interakcije in nikjer drugje? Ali so kršitve invariantnosti CP posledica drugega zakona termodinamike ali gre za ločeno časovno os? Ali obstajajo izjeme od načela vzročne zveze? Je preteklost edina možna? je sedanji trenutek fizično drugačen od preteklosti in prihodnosti ali je preprosto posledica značilnosti zavesti? Kako so se ljudje naučili pogajati, kaj je sedanji trenutek? (Glej tudi spodaj Entropija (časovna os)).
• 8. Kraj. Ali obstajajo nelokalni pojavi v kvantna fizika? Če obstajajo, ali imajo omejitve pri prenosu informacij oziroma: ali se lahko energija in snov gibljeta tudi po nelokalni poti? Pod kakšnimi pogoji opazimo nelokalne pojave? Kaj pomeni prisotnost ali odsotnost nelokalnih pojavov za temeljno strukturo prostora-časa? Kako je to povezano s kvantno prepletenostjo? Kako si lahko to razlagamo s stališča pravilne interpretacije temeljne narave kvantne fizike?
• 9. Prihodnost vesolja. Ali se vesolje usmerja proti velikemu zmrzovanju, velikemu raztrganju, velikemu škrtanju ali velikemu odskoku? Je naše vesolje del neskončno ponavljajočega se cikličnega vzorca?
• 10. Problem hierarhije. Zakaj je gravitacija tako šibka sila? Velika postane le na Planckovi lestvici, za delce z energijami reda 10 19 GeV, kar je veliko več od elektrošibke lestvice (v nizkoenergijski fiziki je prevladujoča energija 100 GeV). Zakaj se te lestvice med seboj tako razlikujejo? Kaj preprečuje, da bi elektrošibke količine, kot je masa Higgsovega bozona, prejele kvantne popravke na lestvicah Planckovega reda? Je supersimetrija, dodatne dimenzije ali samo antropična fina nastavitev rešitev za ta problem?
• 11. Magnetni monopol. Ali so delci - nosilci "magnetnega naboja" - obstajali v kakšnih preteklih obdobjih z višjimi energijami? Če je tako, ali so danes na voljo? (Paul Dirac je pokazal, da lahko prisotnost določenih vrst magnetnih monopolov pojasni kvantizacijo naboja.)
• 12. Protonski razpad in Velika združitev. Kako lahko poenotimo tri različne kvantnomehanske temeljne interakcije kvantne teorije polja? Zakaj je najlažji barion, ki je proton, absolutno stabilen? Če je proton nestabilen, kakšna je potem njegova razpolovna doba?
• 13. Supersimetrija. Ali je v naravi realizirana supersimetrija prostora? Če da, kakšen je mehanizem zloma supersimetrije? Ali supersimetrija stabilizira elektrošibko lestvico in preprečuje visoke kvantne popravke? Ali je sestavljeno temna snov iz lahkih supersimetričnih delcev?
• 14. Generacije snovi. Ali obstajajo več kot tri generacije kvarkov in leptonov? Ali je število generacij povezano z dimenzijo prostora? Zakaj generacije sploh obstajajo? Ali obstaja teorija, ki bi lahko pojasnila prisotnost mase v nekaterih kvarkih in leptonih v posameznih generacijah na podlagi prvih principov (Yukawa interakcijska teorija)?
• 15. Osnovna simetrija in nevtrini. Kakšna je narava nevtrinov, kakšna je njihova masa in kako so oblikovali razvoj vesolja? Zakaj je zdaj v vesolju odkritih več snovi kot antimaterije? Katere nevidne sile so bile prisotne ob zori vesolja, a so izginile iz vidnega polja, ko se je vesolje razvijalo?
• 16. Kvantna teorija polja. Ali so načela relativistične lokalne kvantne teorije polja združljiva z obstojem netrivialne matrike sipanja?
• 17. Brezmasni delci. Zakaj brezmasni delci brez spina ne obstajajo v naravi?
• 18. Kvantna kromodinamika. Kakšna so fazna stanja močno medsebojno delujoče snovi in ​​kakšno vlogo igrajo v prostoru? Kakšna je notranja struktura nukleonov? Katere lastnosti močno medsebojno delujoče snovi napoveduje QCD? Kaj nadzira prehod kvarkov in gluonov v pi-mezone in nukleone? Kakšna je vloga gluonov in gluonske interakcije v nukleonih in jedrih? Kaj opredeljuje ključne značilnosti QCD in kakšen je njihov odnos do narave gravitacije in prostor-časa?
• 19. Atomsko jedro in jedrska astrofizika. Kaj je narava jedrske sile, ki veže protone in nevtrone v stabilna jedra in redke izotope? Kaj je razlog, da se enostavni delci združijo v kompleksna jedra? Kaj je narava nevtronske zvezde in gosta jedrska snov? Kakšen je izvor elementov v vesolju? Kakšne so jedrske reakcije, ki premikajo zvezde in povzročijo, da eksplodirajo?
• 20. Otok stabilnosti. Katero je najtežje stabilno ali metastabilno jedro, ki lahko obstaja?
• 21. Kvantna mehanika in princip korespondence (včasih imenovan kvantni kaos). Ali obstajajo prednostne interpretacije? kvantna mehanika? Kako kvantni opis realnosti, ki vključuje elemente, kot so kvantna superpozicija stanj in kolaps valovne funkcije ali kvantna dekoherenca, vodi do realnosti, ki jo vidimo? Isto stvar lahko formuliramo z uporabo merilnega problema: kakšna je "meritev", ki povzroči kolaps valovne funkcije v določeno stanje?
• 22. Fizične informacije. Ali obstajajo fizični pojavi, kot so črne luknje ali kolaps valovne funkcije, ki trajno uničijo informacije o njihovih prejšnjih stanjih?
• 23. Teorija vsega (»Grand Unified Theories«). Ali obstaja teorija, ki pojasnjuje vrednosti vseh osnovnih fizikalnih konstant? Ali obstaja teorija, ki pojasnjuje, zakaj je merilna invariantnost standardnega modela takšna, kot je, zakaj ima opazovani prostor-čas 3+1 dimenzijo in zakaj so zakoni fizike takšni, kot so? Ali se »temeljne fizikalne konstante« s časom spreminjajo? Ali so kateri koli delci v standardnem modelu fizike delcev dejansko sestavljeni iz drugih delcev, ki so med seboj tako tesno povezani, da jih pri trenutnih eksperimentalnih energijah ni mogoče opazovati? Ali obstajajo temeljni delci, ki še niso bili opaženi, in če da, kaj so in kakšne so njihove lastnosti? Ali obstajajo neopazne temeljne sile, ki jih teorija predlaga in ki pojasnjujejo druge nerešene probleme v fiziki?
• 24. Merilna invariantnost. Ali res obstajajo neabelske merilne teorije z vrzeljo v masnem spektru?
• 25. CP simetrija. Zakaj CP simetrija ni ohranjena? Zakaj se ohranja v večini opazovanih procesov?
• 26. Fizika polprevodnikov. Kvantna teorija polprevodnikov ne more natančno izračunati ene same konstante polprevodnika.
• 27. Kvantna fizika. Natančna rešitev Schrödingerjeve enačbe za večelektronske atome ni znana.
• 28. Pri reševanju problema sipanja dveh žarkov na eni oviri se izkaže, da je presek sipanja neskončno velik.
• 29. Feynmanium: Kaj se bo zgodilo z kemični element, katerega atomsko število bo večje od 137, zaradi česar se bo moral 1s 1 elektron gibati s hitrostjo večjo od svetlobne (po Bohrovem atomskem modelu)? Je Feynmanium zadnji kemični element, ki lahko fizično obstaja? Težava se lahko pojavi okoli elementa 137, kjer razširitev porazdelitve jedrskega naboja doseže končno točko. Oglejte si članek Razširjeni periodni sistem elementov in razdelek Relativistični učinki.
• 30. Statistična fizika. Brez sistematične teorije ireverzibilni procesi, ki omogoča izvajanje kvantitativnih izračunov za kateri koli dani fizikalni proces.
• 31. Kvantna elektrodinamika. Ali obstajajo gravitacijski učinki, ki jih povzročajo nihanja ničelne točke elektromagnetnega polja? Ni znano, kako pri izračunu kvantne elektrodinamike v regiji visoke frekvence hkrati zadoščajo pogojem končnosti rezultata, relativistične invariantnosti in vsote vseh alternativnih verjetnosti enake ena.
• 32. Biofizika. Za kinetiko konformacijske relaksacije beljakovinskih makromolekul in njihovih kompleksov ni kvantitativne teorije. Popolne teorije o prenosu elektronov v bioloških strukturah ni.
• 33. Superprevodnost. Nemogoče je teoretično napovedati, če poznamo zgradbo in sestavo snovi, ali bo z nižanjem temperature prešla v superprevodno stanje.

Trenutni problemi so pomembni za določen čas. Nekoč je bil pomen fizikalnih problemov povsem drugačen. Vprašanja, kot so "zakaj se ponoči stemni", "zakaj piha veter" ali "zakaj je voda mokra", so bila rešena. Poglejmo, o čem si znanstveniki te dni belijo glave.

Kljub temu, da lahko pojasnimo vedno bolj celovito svet okoli nas, je vprašanj sčasoma vse več. Znanstveniki usmerjajo svoje misli in instrumente v globine vesolja in džunglo atomov, kjer najdejo stvari, ki jih še ni mogoče razložiti.

Nerešeni problemi v fiziki

Nekatera trenutna in nerešena vprašanja sodobne fizike so zgolj teoretična. Nekaterih problemov v teoretični fiziki preprosto ni mogoče eksperimentalno preizkusiti. Drugi del so vprašanja, povezana z eksperimenti.

Na primer, eksperiment se ne ujema s predhodno razvito teorijo. Obstajajo tudi uporabni problemi. primer: okoljske težave fizikov, povezanih z iskanjem novih virov energije. Končno, četrta skupina je čisto filozofske probleme sodobna znanost, ki išče odgovor na " glavno vprašanje smisel življenja, vesolje in vse to.«

Temna energija in prihodnost vesolja

Vesolje se po današnjih predstavah širi. Poleg tega se glede na analizo kozmičnega mikrovalovnega sevanja ozadja in sevanja supernove širi s pospeškom. Razširitev nastane zaradi temne energije. Temna energija je negotova oblika energije, ki je bila vnesena v model vesolja za razlago pospešeno širitev. Temna energija ne vpliva na materijo na načine, ki so nam znani, in njena narava je velika skrivnost. Obstajata dve ideji o temni energiji:

• Po prvem enakomerno zapolnjuje Vesolje, torej je kozmološka konstanta in ima konstantno energijsko gostoto.
• Po drugem se dinamična gostota temne energije spreminja v prostoru in času.

Glede na to, katera od idej o temni energiji je pravilna, lahko sklepamo prihodnja usoda Vesolje. Če se gostota temne energije poveča, se bomo soočili Velika vrzel, v kateri bo razpadla vsa snov.

Druga možnost - Velik stisk, ko zmagajo gravitacijske sile, se širitev ustavi in ​​jo nadomesti stiskanje. V takem scenariju bi se vse, kar je bilo v vesolju, najprej sesedlo v posamezne črne luknje, nato pa v eno skupno singularnost.

Številne nerešene zadeve so povezane z črne luknje in njihovo sevanje. Preberite ločen članek o teh skrivnostnih predmetih.

Snov in antimaterija

Vse, kar vidimo okoli sebe, je zadeva, sestavljen iz delcev. Antimaterija je snov, sestavljena iz antidelcev. Antidelec je dvojnik delca. Edina razlika med delcem in antidelcem je naboj. Na primer, naboj elektrona je negativen, medtem ko ima njegov dvojnik iz sveta antidelcev, pozitron, pozitiven naboj enake velikosti. Antidelce lahko dobimo v pospeševalnikih delcev, vendar jih v naravi ni srečal nihče.

Pri medsebojnem delovanju (trku) se snov in antimaterija izničita, kar povzroči nastanek fotonov. Zakaj v vesolju prevladuje snov? veliko vprašanje moderna fizika. Predpostavlja se, da je ta asimetrija nastala v prvih delčkih sekunde po velikem poku.

Konec koncev, če bi bile enake količine materije in antimaterije, bi vsi delci anihilirali, zaradi česar bi ostali le fotoni. Obstajajo domneve, da so oddaljeni in popolnoma neraziskani predeli vesolja napolnjeni z antimaterijo. Toda ali je temu tako, bomo še videli po velikem delu možganov.

Mimogrede! Za naše bralce je zdaj 10% popust na

"Nič takega še nismo opazili, vendar se veselimo naslednje generacije poskusov."

Ali obstaja teorija, ki lahko pojasni čisto vse? fizikalni pojavi na osnovni stopnji? Verjetno obstaja. Drugo vprašanje je, ali lahko to ugotovimo. Teorija vsega, ali Grand Unified Theory, je teorija, ki pojasnjuje vrednosti vseh znanih fizikalnih konstant in poenoti 5 temeljne interakcije:

• močna interakcija;
• šibka interakcija;
• elektromagnetna interakcija;
• gravitacijska interakcija;
• Higgsovo polje.

Mimogrede, kaj je to in zakaj je tako pomembno, si lahko preberete na našem blogu.

Med številnimi predlaganimi teorijami niti ena ni prestala eksperimentalnega testiranja. Ena najbolj obetavnih smeri na tem področju je združitev kvantne mehanike in splošne teorije relativnosti v teorija kvantne gravitacije. Vendar imajo te teorije različna področja uporabe in vsi dosedanji poskusi njihovega združevanja vodijo v razhajanja, ki jih ni mogoče odpraviti.

Koliko dimenzij obstaja?

Navajeni smo na tridimenzionalni svet. Lahko se premikamo v treh dimenzijah, ki jih poznamo, naprej in nazaj, gor in dol, pri čemer se počutimo udobno. Vendar pa obstaja M-teorija, po katerem je že 11 samo meritve 3 ki so nam na voljo.

To si je precej težko, če ne nemogoče, predstavljati. Res je, da za takšne primere obstaja matematični aparat, ki pomaga pri obvladovanju težave. Da ne bomo razjezili nas in vas, ne bomo predstavljali matematičnih izračunov iz M-teorije. Boljši citat fizika Stephena Hawkinga:

Smo le razviti potomci opic na majhnem planetu z nepomembno zvezdo. Imamo pa možnost doumeti vesolje. To nas dela posebne.

Kaj naj rečemo o daljnem vesolju, ko o svojem domu ne vemo vsega? Na primer, še vedno ni jasne razlage za izvor in periodično inverzijo njegovih polov.

Veliko je skrivnosti in nalog. Podobni nerešeni problemi so v kemiji, astronomiji, biologiji, matematiki in filozofiji. Z rešitvijo ene skrivnosti dobimo v zameno dve. To je veselje do znanja. Naj vas spomnimo, da vam bomo pomagali kos vsaki nalogi, ne glede na to, kako težka je. Težave poučevanja fizike, kot katere koli druge znanosti, je veliko lažje rešiti kot temeljna znanstvena vprašanja.