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物理未解之谜,还未证实的物理猜想

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  • 2024-02-26

物理未解之谜?物理界七大未解之谜:暗物质之谜、暗能量之谜、量子引力之谜、宇宙常数之谜、中微子质量之谜、反物质之谜、黑洞信息悖论之谜。一、暗物质之谜 暗物质是一种假设的物质,据说占据了宇宙中大部分的质量,那么,物理未解之谜?一起来了解一下吧。

至今未解的科学之谜

知道得越多,不知道得就越多

现代科学是在300多年前的牛顿时代建立起来的,牛顿的力学理论和万有引力定律是经典物理学的地基,而相对论和量子力学则是现代物理学的两大支柱。现代科学发展到现在,能够解释的现象非常多。但是正如那句老话:知道得越多,不知道得就越多。

科学的发展就是如此,每当科学发展向前推进一步,人类就会发现自己不懂的地方又变得更多了。因此,如今在科学领域,还有许许多多的谜团没有被解开。不仅如此,即便是未来解开了这些谜团,还会出现更多的谜团等着我们。那么问题来了,如今还有哪些现象是物理学家无法合理解释的呢?

这回我们就来聊一聊这话题。

起源问题

在2000多年前,不同古代文明中的学者们都不约而同地开始思考:这个世界的本质。

说白了就是起源问题或者终极问题。实际上,这些问题至今已经有了一些答案,但是这些答案要么不够完整,要么还存在一些不合理的地方。

首先,宇宙的起源,如今的主流科学理论叫做:标准宇宙模型。这个模型演化过很多次,如今叫做Λ-CDM模型。之所以叫这么个奇怪的名字,是因为“Λ”是如今研究的前沿,是一个谜团,它的意思是宇宙学常数,是衡量宇宙膨胀速度的一个重要参数,和暗能量有关系;“CDM”的意思是冷暗物质,也是如今研究的前沿领域。

著名十大物理猜想

纵览人类文明数千年的发展历程,真正开始发生质变的,其实是发生在18世纪下半叶的第一次工业革命,这次的生产力变革不仅改变了人类的生活方式,还确定了科学对人类的帮助。

而在整个科学领域中,物理绝对是最让人无法忽视的学科,因为它是人类认识世界、探索世界的桥梁。

但是,对于一些问题即便是它也无法给出合理、科学的解释。下面就来看看四个让科学界束手无策近百年,甚至现在还是未解之谜的物理问题。

一、正反物质不对称之谜

1927年12月,物理学家保罗·狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac)在研究狄拉克方程时,意外的发现正解中竟然出现了负能量结果,从而提出了反物质的概念。

之后的科学家发现,如果将正物质和反物质放到一起,那么它们就会发生湮灭反应,产生极为巨大的能量,并且散发出耀眼的光芒。

其实不论是通过“狄拉克方程”推导,还是以人类正常思维思考,反物质的地位和正物质的地位都应该是相同的,并不存在谁比谁高级,或者谁比谁优先的说法。

简单的来说,正物质和反物质不论是数量还是其中蕴含的能量,都应该是相等和平衡的。也就意味着,若宇宙最初产生的正反物质相等,即便过了130多亿年,两者的应该还是相等的。

然而现实却并不是这样。

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研究人员认为暗物质约占宇宙质量的80%,但暗物质究竟是什么以及它如何形成,一直是未解之谜。据物理学家组织网近日报道,美国约翰·霍普金斯大学的一项最新研究表明,暗物质可能在宇宙大爆炸之前就已存在。

尽管人们对暗物质的起源知之甚少,但天文学家已经证明,暗物质在星系和星系团的形成过程中发挥着至关重要的作用。虽然不能直接观测到,但通过它们对可见物质在空间运动和分布的引力作用,可以知道有暗物质存在。

长期以来,研究人员认为,暗物质是大爆炸的遗骸。而最新研究作者、约翰·霍普金斯大学物理学和天文学博士后托米·腾卡能说:“如果暗物质真是大爆炸的遗骸,那么,我们应该已在不同的粒子物理实验中直接看到了暗物质的‘蛛丝马迹’。但迄今为止,所有寻找暗物质的实验都以失败告终。”

在最新研究中,研究团队利用一个新的简单数学框架表明,暗物质可能在大爆炸(即宇宙暴胀时期)之前就产生了。在宇宙暴胀时期,空间快速膨胀,这种膨胀据信会大量产生被称为“标量”(scalars)的粒子。迄今为止,科学家只发现了一种标量粒子——希格斯玻色子。

腾卡能说:“我们不知道暗物质是什么,但如果它与任何标量粒子有关,它可能比大爆炸还要古老。”

虽然暗物质在大爆炸之前就已存在的观点并不新鲜,但其他理论学家一直未能提出支持这一观点的计算方法。

物理界未解之谜100个目录

湍流有时形成一种有序的模式。EPFL)

虽然秩序往往会演变成混乱,但有时恰恰相反。例如,湍流流体有一种自发形成整齐图案的趋势:平行条纹。

虽然物理学家已经通过实验观察到了这种现象,但他们现在可以用基本流体动力学方程解释为什么会发生这种情况,使他们更接近理解粒子为什么会以这种方式运动。[物理学中最大的未解之谜]

在实验室里,当一种流体被放置在两个平行板之间,两个平行板彼此朝相反的方向运动时,它的流动就会变得湍流。但过了一段时间,湍流开始以条纹状平滑。瑞士联邦理工学院工程学院助理教授托比亚斯·施奈德(Tobias Schneider)说,结果是一幅平滑的、紊流的线条与水流成一个角度(想象一下微风在河流中产生的波浪)。

“你可以从紊流的混乱运动中获得结构和清晰的秩序。”洛桑科技。这种“怪异而晦涩”的行为“使科学家们着迷了很长一段时间。”

物理学家理查德·费曼预言,这种解释必须隐藏在流体动力学的基本方程中,称为Navier-Stokes方程。

但是这些方程很难求解和分析,施耐德告诉现场科学。(显示Navier-Stokes方程在三维流体的每个点上都有一个光滑的解是价值100万美元的千年奖问题之一)因此直到现在,还没有人知道这些方程是如何预测这种模式形成行为的。

物理界五大未解之谜

物理学家们已经弄清楚了宇宙中一些非常精细的细节,从黑洞的半径到亚原子粒子的行为,然而这些我们都看不到。但是,生活中我们经常能遇到一些令我们感到惊讶的现象,它们之所以令人惊讶,是因为它们缺乏科学的解释(有的现象最近才得到解释)。

正如下文你将看到的那样,有些神秘的东西表面上看起来是平淡无奇的。

坚果

如果你摇动一盒混有各种坚果的什锦果盒,就会发现大的坚果会浮在上层,而细碎的小坚果则留在下面。而人们通常认为,根据重力原理,在一堆大小不一的颗粒物中,应该是比较大的和比较重的颗粒会沉在下面。实际情况恰恰与我们的常识大相径庭。这就是所谓的“巴西坚果效应”。而这个看似平淡无奇的现象,实际上涉及到物理学中一个神秘的未解之谜——如何描述大量相互作用物体。

在你摇动盒子的过程中,在各种各样的物体中(无论是坚果还是其他大小不一的物体),尽管重的物体受到的重力更大,但是随着时间的推移,较大的那个物体会逐渐上升,较小的物体会逐渐下沉。也许那些较小的物体是通过物体之间的夹缝到达底部的。对流也可能在其中起到一定的作用,它可能使细小物体沉积在底部。所有的这些可能性都可能和巴西坚果效应有关,但是没有人知道具体是哪些,或者在什么程度上影响此结果,所以至今没有较好的计算机模拟结果出现。

以上就是物理未解之谜的全部内容,研究人员认为暗物质约占宇宙质量的80%,但暗物质究竟是什么以及它如何形成,一直是未解之谜。据物理学家组织网近日报道,美国约翰·霍普金斯大学的一项最新研究表明,暗物质可能在宇宙大爆炸之前就已存在。

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