Nie rozwiązane problemy. Dyskusja: Nierozwiązane problemy współczesnej fizyki

Problemy fizyczne

Jaka jest natura światła?

Światło w niektórych przypadkach zachowuje się jak fala, aw wielu innych jak cząsteczka. Pytanie brzmi: kim on jest? Ani jeden, ani inny. Cząstka i fala to tylko uproszczona reprezentacja zachowania światła. W rzeczywistości światło nie jest ani cząstką, ani falą. Światło okazuje się bardziej złożone niż obraz, który malują te uproszczone przedstawienia.

Jakie są warunki wewnątrz czarnych dziur?

Czarne dziury omówione w rozdz. 1 i 6 to zwykle zapadające się jądra dużych gwiazd, które przetrwały wybuch supernowej. Mają tak ogromną gęstość, że nawet światło nie jest w stanie wydostać się z ich głębi. Ze względu na ogromną wewnętrzną kompresję czarnych dziur, zwykłe prawa fizyki nie mają do nich zastosowania. A ponieważ nic nie może pozostawić czarnych dziur, nie można przeprowadzać żadnych eksperymentów w celu przetestowania niektórych teorii.

Ile wymiarów tkwi we Wszechświecie i czy można stworzyć „teorię wszystkiego, co istnieje”?

Jak stwierdzono w rozdz. 2, które starają się zastąpić standardowy model teorii, mogą w końcu doprecyzować liczbę wymiarów, a także przedstawić nam „teorię wszystkiego”. Ale nie daj się zwieść nazwie. Jeśli „teoria wszystkiego” dostarcza klucza do zrozumienia natury cząstek elementarnych, imponująca lista nierozwiązanych problemów jest gwarancją, że taka teoria pozostawi bez odpowiedzi wiele ważnych pytań. Podobnie jak pogłoski o śmierci Marka Twaina, pogłoski o śmierci nauki wraz z nadejściem „teorii wszystkiego, co istnieje” są zbyt przesadzone.

Czy podróże w czasie są możliwe?

Teoretycznie ogólna teoria względności Einsteina dopuszcza taką podróż. Jednak konieczny wpływ na czarne dziury i ich teoretyczne odpowiedniki, „tule czasoprzestrzenne”, będzie wymagał ogromnych nakładów energii, znacznie przekraczających nasze obecne możliwości techniczne. Wyjaśniający opis podróży w czasie znajduje się w książkach Michio Kaku Hyperspace (1994) i Images (1997) oraz na stronie internetowej http://mkaku. organizacja

Czy można wykryć fale grawitacyjne?

Niektóre obserwatoria są zajęte szukaniem dowodów fal grawitacyjnych. Jeśli takie fale zostaną znalezione, te fluktuacje samej struktury czasoprzestrzeni będą wskazywać na kataklizmy zachodzące we Wszechświecie, takie jak wybuchy supernowych, zderzenia czarnych dziur i prawdopodobnie wciąż nieznane zdarzenia. Więcej informacji można znaleźć w artykule W. Waite Gibbsa „Ripples Space-Time”.

Jaka jest żywotność protonu?

Niektóre teorie spoza Modelu Standardowego (patrz rozdział 2) przewidują rozpad protonu, a do wykrywania takiego rozpadu zbudowano kilka detektorów. Chociaż sam rozpad nie został jeszcze zaobserwowany, dolną granicę okresu półtrwania protonu szacuje się na 10 32 lata (znacznie przekraczając wiek Wszechświata). Wraz z pojawieniem się bardziej czułych czujników może być możliwe wykrycie rozpadu protonu lub może być konieczne przesunięcie dolnej granicy jego okresu półtrwania.

Czy nadprzewodniki są możliwe w wysokich temperaturach?

Nadprzewodnictwo występuje, gdy opór elektryczny metalu spada do zera. W takich warunkach prąd elektryczny powstały w przewodniku płynie bez strat, które są charakterystyczne dla zwykłego prądu przepływającego przez przewodniki, takie jak drut miedziany. Zjawisko nadprzewodnictwa po raz pierwszy zaobserwowano w ekstremalnie niskich temperaturach (tuż powyżej zera absolutnego, -273 °C). W 1986 roku naukowcom udało się wytworzyć materiały nadprzewodzące w temperaturze wrzenia ciekłego azotu (-196°C), co już pozwoliło na stworzenie produktów przemysłowych. Mechanizm tego zjawiska nie jest jeszcze w pełni poznany, ale naukowcy starają się osiągnąć nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej, co zmniejszy straty energii.

Z książki Ciekawe o astronomii autor Tomilin Anatolij Nikołajewicz

5. Problemy relatywistycznej nawigacji na niebie Jednym z najbardziej obrzydliwych testów, jakiemu poddawany jest pilot, a teraz astronauta, jest, jak pokazują filmy, karuzela. My, piloci z niedawnej przeszłości, nazywaliśmy go kiedyś „gramofonem” lub „separatorem”. Ci, którzy nie są

Z książki Pięć nierozwiązanych problemów nauki autor Wiggins Arthur

Nierozwiązane problemy Teraz, po zrozumieniu, w jaki sposób nauka wpasowuje się w ludzką aktywność umysłową i jak ona funkcjonuje, możemy zobaczyć, że jej otwartość pozwala na różne sposoby dochodzenia do pełniejszego zrozumienia Wszechświata. Pojawiają się nowe zjawiska

Z książki Świat w pigułce [il. książka-magazyn] autor Hawking Stephen William

Zagadnienia Chemii W jaki sposób skład cząsteczki determinuje jej wygląd Znajomość orbitalnej struktury atomów w prostych cząsteczkach pozwala dość łatwo określić wygląd cząsteczki. Jednak teoretyczne badania nad wyglądem złożonych cząsteczek, zwłaszcza ważnych biologicznie, nie zostały jeszcze

Z książki Historia lasera autor Bertolotti Mario

Problemy biologii Jak z jednego zapłodnionego jaja rozwija się cały organizm? 4: jaka jest struktura i cel proteomu? Oczywiście każdy organizm ma swój własny

Z książki The Atomic Problem przez Ren Philip

Problemy geologiczne Co powoduje wielkie zmiany w klimacie Ziemi, takie jak globalne ocieplenie i epoki lodowcowe? Lodowce przesuwają się i cofają na całym świecie

Z książki Asteroid-Comet Hazard: Yesterday, Today, Tomorrow autor Szustow Borys Michajłowicz

Problemy astronomii Czy jesteśmy sami we wszechświecie?Pomimo braku jakichkolwiek eksperymentalnych dowodów na istnienie życia pozaziemskiego, istnieje wiele teorii na ten temat, a także prób wykrycia wieści z odległych cywilizacji.Jak one ewoluują.

Z książki The New Mind of the King [O komputerach, myśleniu i prawach fizyki] autor Penrose Roger

Nierozwiązane problemy współczesnej fizyki

Z książki Gravity [Od kryształowych sfer do tuneli czasoprzestrzennych] autor Pietrow Aleksander Nikołajewicz

Problemy teoretyczne Wpis w Wikipedii Psychedelic - sierpień 2013 Poniżej znajduje się lista nierozwiązanych problemów współczesnej fizyki. Niektóre z tych problemów mają charakter teoretyczny, co oznacza, że ​​istniejące teorie nie są w stanie wyjaśnić pewnych

Z książki Perpetual Motion. Historia obsesji autor Ord-Hume Arthur

ROZDZIAŁ 14 ROZWIĄZANIE ZNAJDUJESZ PROBLEM CZY WIELE PROBLEMÓW Z JEDNYM ROZWIĄZANIEM? ZASTOSOWANIA LASERA W 1898 Wells wyobrażał sobie w swojej książce The War of the Worlds, że Marsjanie przejmą Ziemię, używając promieni śmierci, które mogą z łatwością przenikać przez cegły, palić lasy i

Z książki Idealna teoria [Bitwa o ogólną teorię względności] autor Ferreira Pedro

II. Społeczna strona problemu Ta strona problemu jest bez wątpienia najważniejsza i najciekawsza. Ze względu na jego wielką złożoność ograniczamy się tutaj tylko do rozważań najbardziej ogólnych.1. Zmiany w światowej geografii ekonomicznej Jak widzieliśmy powyżej, koszt

Z książki autora

1.2. Astronomiczny aspekt problemu ACH Kwestia oceny znaczenia zagrożenia asteroida-kometa wiąże się przede wszystkim z naszą wiedzą o zaludnieniu Układu Słonecznego przez małe ciała, zwłaszcza te, które mogą kolidować z Ziemią. Takiej wiedzy dostarcza astronomia.

Z książki autora

Z książki autora

Z książki autora

Nowe problemy kosmologii Powróćmy do paradoksów kosmologii nierelatywistycznej. Przypomnijmy, że przyczyną paradoksu grawitacyjnego jest to, że albo nie ma wystarczającej liczby równań, aby jednoznacznie określić efekt grawitacyjny, albo nie ma możliwości prawidłowego ustawienia

Z książki autora

Z książki autora

Rozdział 9 Problemy z unifikacją W 1947 roku Bryce DeWitt, świeżo po studiach, spotkał Wolfganga Pauliego i powiedział mu, że pracuje nad kwantyzacją pola grawitacyjnego. Devitt nie rozumiał, dlaczego dwie wielkie koncepcje XX wieku - fizyka kwantowa i ogólna teoria

  • Fizyka
    • Tłumaczenie

    Nasz Model Standardowy cząstek elementarnych i oddziaływań stał się ostatnio tak kompletny, jak tylko można sobie życzyć. Każda pojedyncza cząstka elementarna – we wszystkich możliwych formach – została stworzona w laboratorium, zmierzona, a właściwości zostały określone dla każdego. Ofiarą naszych możliwości padł najdłużej przetrzymywany kwark, antykwark, neutrino tau i antyneutrino, aw końcu bozon Higgsa.

    A ostatni, bozon Higgsa, również rozwiązał stary problem fizyki: wreszcie możemy pokazać, skąd cząstki elementarne biorą swoją masę!

    To wszystko jest fajne, ale nauka nie kończy się, gdy rozwiążesz tę zagadkę. Wręcz przeciwnie, rodzi ważne pytania, a jednym z nich jest „co dalej?”. Jeśli chodzi o Model Standardowy, możemy powiedzieć, że nie wiemy jeszcze wszystkiego. A dla większości fizyków jedno z pytań jest szczególnie ważne - aby je opisać, rozważmy najpierw następującą właściwość Modelu Standardowego.


    Z jednej strony oddziaływania słabe, elektromagnetyczne i silne mogą być bardzo ważne, w zależności od ich energii i odległości, na których oddziaływanie zachodzi. Ale grawitacja nie jest taka.

    Możemy wziąć dowolne dwie cząstki elementarne – o dowolnej masie i podlegających dowolnym interakcjom – i stwierdzić, że grawitacja jest o 40 rzędów wielkości słabsza niż jakakolwiek inna siła we wszechświecie. Oznacza to, że siła grawitacji jest 10 40 razy słabsza niż trzy pozostałe siły. Na przykład, chociaż nie są one fundamentalne, ale jeśli weźmiesz dwa protony i rozłożysz je na metr od siebie, odpychanie elektromagnetyczne między nimi będzie 10 40 razy silniejsze niż przyciąganie grawitacyjne. Innymi słowy, musimy zwiększyć siłę grawitacji o 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 razy, aby zrównać ją z jakąkolwiek inną siłą.

    W tym przypadku nie można po prostu zwiększyć masy protonu 1020 razy, tak aby grawitacja przyciągała je do siebie, pokonując siłę elektromagnetyczną.

    Zamiast tego, aby reakcje, takie jak ta zilustrowana powyżej, zachodziły spontanicznie, gdy protony przezwyciężają swoje elektromagnetyczne odpychanie, musisz zebrać razem 1056 protonów. Tylko zbierając się razem i poddając się sile grawitacji, mogą przezwyciężyć elektromagnetyzm. Okazuje się, że 10 56 protonów będzie stanowić minimalną możliwą masę gwiazdy.

    To jest opis tego, jak działa wszechświat - ale dlaczego tak jest, nie wiemy. Dlaczego grawitacja jest o wiele słabsza niż inne siły? Dlaczego „ładunek grawitacyjny” (tj. masa) jest o wiele słabszy niż elektryczny lub kolor, a nawet słaby?

    To jest problem hierarchii iz wielu powodów jest to największy nierozwiązany problem w fizyce. Nie znamy odpowiedzi, ale nie możemy powiedzieć, że jesteśmy całkowicie ignorantami. Teoretycznie mamy kilka dobrych pomysłów na znalezienie rozwiązania oraz narzędzie do znajdowania dowodów na ich poprawność.

    Jak dotąd Wielki Zderzacz Hadronów – zderzacz o najwyższej energii w historii – osiągnął w laboratorium bezprecedensowy poziom energii, zbierając tony danych i odtwarzając to, co dzieje się w punktach uderzenia. Obejmuje to tworzenie nowych, dotychczas niewidzianych cząstek (takich jak bozon Higgsa) oraz pojawianie się starych, dobrze znanych cząstek Modelu Standardowego (kwarków, leptonów, bozonów cechowania). Jest również w stanie, jeśli istnieją, wytworzyć wszelkie inne cząstki, które nie są zawarte w Modelu Standardowym.

    Znam cztery możliwe sposoby – to znaczy cztery dobre pomysły – rozwiązania problemu hierarchii. Dobra wiadomość jest taka, że ​​jeśli natura wybierze jedną z nich, LHC ją znajdzie! (A jeśli nie, wyszukiwanie będzie kontynuowane).

    Poza bozonem Higgsa, odkrytym kilka lat temu, w LHC nie znaleziono żadnych nowych cząstek elementarnych. (Ponadto w ogóle nie obserwuje się intrygujących nowych kandydatów na cząstki.) A jednak znaleziona cząstka w pełni odpowiadała opisowi Modelu Standardowego; nie zaobserwowano żadnych statystycznie istotnych wskazówek dotyczących nowej fizyki. Nie dla złożonych bozonów Higgsa, nie dla wielu cząstek Higgsa, nie dla niestandardowych rozpadów, nic z tego.

    Ale teraz zaczęliśmy pozyskiwać dane z jeszcze wyższych energii, dwukrotnie wyższych, aż do 13-14 TeV, aby znaleźć coś innego. A jakie są możliwe i rozsądne rozwiązania problemu hierarchii w tym duchu?

    1) Supersymetria lub SUSY. Supersymetria to specjalna symetria, która może powodować, że normalne masy dowolnych cząstek są wystarczająco duże, aby grawitacja była porównywalna z innymi siłami, aby znosić się nawzajem z dużą dokładnością. Ta symetria zakłada również, że każda cząstka w Modelu Standardowym ma partnera supercząstkowego i że istnieje pięć cząstek Higgsa i pięciu ich superpartnerów. Jeśli taka symetria istnieje, musi zostać złamana, inaczej superpartnerzy mieliby takie same masy jak zwykłe cząstki i zostaliby odkryci dawno temu.

    Jeśli SUSY istnieje w skali odpowiedniej do rozwiązania problemu hierarchii, to LHC, po osiągnięciu energii 14 TeV, powinien znaleźć przynajmniej jednego superpartnera, a także drugą cząstkę Higgsa. W przeciwnym razie istnienie bardzo ciężkich superpartnerów samo w sobie doprowadziłoby do kolejnego problemu hierarchii, który nie miałby dobrego rozwiązania. (Co ciekawe, brak cząstek SUSY przy wszystkich energiach obali teorię strun, ponieważ supersymetria jest warunkiem koniecznym dla teorii strun zawierających standardowy model cząstek elementarnych).

    Oto pierwsze możliwe rozwiązanie problemu hierarchii, na który w tej chwili nie ma dowodów.

    Możliwe jest stworzenie maleńkich super schłodzonych wsporników wypełnionych kryształami piezoelektrycznymi (które generują energię elektryczną po odkształceniu) z odległościami między nimi. Technologia ta pozwala nam narzucić limity 5-10 mikronów na „duże” pomiary. Innymi słowy, grawitacja działa zgodnie z przewidywaniami ogólnej teorii względności w skalach znacznie mniejszych niż milimetr. Więc jeśli istnieją duże dodatkowe wymiary, są one na poziomach energetycznych, których LHC nie może osiągnąć, a co ważniejsze, nie rozwiązują problemu hierarchii.

    Oczywiście można znaleźć zupełnie inne rozwiązanie problemu hierarchii, którego nie można znaleźć we współczesnych zderzaczach lub nie ma na to żadnego rozwiązania; po prostu może być własnością natury bez żadnego wyjaśnienia. Ale nauka nie posunie się naprzód bez prób, i właśnie te idee i poszukiwania starają się osiągnąć: pchnąć do przodu naszą wiedzę o wszechświecie. I jak zawsze, wraz z początkiem drugiego uruchomienia LHC, nie mogę się doczekać tego, co może się tam pojawić, oprócz już odkrytego bozonu Higgsa!

    Tagi:

    • powaga
    • podstawowe interakcje
    • czołg
    Dodaj tagi

    W ciągu ostatnich 200 lat nauka była w stanie odpowiedzieć na ogromną liczbę pytań dotyczących przyrody i praw, którym podlega ludzkość. Dzisiaj ludzie badają galaktyki i atomy, tworząc maszyny, które rozwiązują problemy, których człowiek nie jest w stanie rozwiązać samodzielnie. Jednak wciąż istnieje wiele pytań, na które naukowcy nie mogą jeszcze odpowiedzieć. Te nierozwiązane problemy współczesnej nauki sprawiają, że naukowcy drapią się po głowach ze zdumienia i podejmują jeszcze większe wysiłki, aby jak najszybciej znaleźć odpowiedzi na swoje pytania.

    Wszyscy znają odkrycie grawitacji Newtona. Po tym odkryciu świat znacząco się zmienił. Badania Alberta Einsteina, wielkiego fizyka, pozwoliły na świeże i głębsze spojrzenie na to zjawisko. Dzięki teorii grawitacji Einsteina ludzkość zdołała nawet zrozumieć zjawiska związane z krzywizną światła. Jednak naukowcy nadal nie byli w stanie zrozumieć działania cząstek subatomowych, których zasada działania opiera się na prawach mechaniki kwantowej.

    Obecnie istnieje kilka teorii na temat grawitacji kwantowej, ale jak dotąd żadna z nich nie została eksperymentalnie udowodniona. Oczywiście rozwiązanie tego problemu raczej nie będzie miało znaczącego wpływu na codzienne życie człowieka, ale być może pomoże rozwikłać tajemnice związane z czarnymi dziurami i podróżami w czasie.

    Ekspansja wszechświata

    Pomimo tego, że obecnie naukowcy wiedzą już dość dużo o ogólnej budowie Wszechświata, wciąż pozostaje ogromna liczba pytań związanych z jego rozwojem, np. z czego zbudowany jest Wszechświat.

    Stosunkowo niedawno naukowcy odkryli, że nasz wszechświat stale się rozszerza, a tempo jego ekspansji rośnie. To dało im pomysł, że być może ekspansja wszechświata będzie nieskończona. W związku z tym pojawia się pytanie: co powoduje ekspansję Wszechświata i dlaczego wzrasta jego tempo ekspansji?

    Film o jednym z nierozwiązanych problemów nauki - ekspansji Wszechświata

    Turbulencja w ciekłym ośrodku

    Chyba każdy wie, że turbulencja to nagłe drżenie podczas lotu. Jednak w mechanice płynów słowo to ma zupełnie inne znaczenie. Występowanie turbulencji lotu tłumaczy się spotkaniem dwóch ciał powietrznych poruszających się z różnymi prędkościami. Fizykom wciąż jednak trudno jest wyjaśnić zjawisko turbulencji w ciekłym ośrodku. Matematycy również są zdziwieni tym problemem.

    Turbulencja w środowisku płynnym otacza człowieka wszędzie. Klasycznym przykładem takich turbulencji jest przykład wody wypływającej z kranu, całkowicie rozpadającej się na chaotyczne cząstki cieczy, różniące się od ogólnego przepływu. W przyrodzie turbulencja jest zjawiskiem bardzo powszechnym, występuje w różnych przepływach oceanicznych i geofizycznych.

    Pomimo ogromnej liczby przeprowadzonych eksperymentów, w wyniku których uzyskano pewne dane empiryczne, przekonująca teoria o tym, co dokładnie powoduje turbulencje w cieczach, jak jest kontrolowana i jak można ten chaos usprawnić, nie została jeszcze Utworzony.

    Proces starzenia rozumiany jest jako stopniowe naruszanie i zanikanie przez organizm ważnych funkcji, w tym zdolności do regeneracji i rozmnażania. Kiedy organizm się starzeje, nie potrafi już tak dobrze przystosować się do warunków środowiskowych, jest znacznie mniej odporny na urazy i choroby.

    • Nauka badająca zagadnienia związane ze starzeniem się organizmu nazywana jest gerontologią.
    • Użycie terminu „starzenie” jest możliwe przy opisywaniu procesu niszczenia dowolnego nieożywionego układu, na przykład metalu, a także przy opisywaniu procesu starzenia się ludzkiego ciała. Ponadto naukowcy nie znaleźli jeszcze odpowiedzi na pytania, dlaczego rośliny się starzeją i jakie czynniki inicjują program starzenia.

    Pierwszą próbę naukowego wyjaśnienia takiego procesu, jakim jest starzenie się, podjął w drugiej połowie XIX wieku Weismann. Zasugerował, że starzenie się jest właściwością, która powstała w wyniku ewolucji. Weisman uważał, że organizmy, które się nie starzeją, są nie tylko nieprzydatne, ale i szkodliwe. Ich śmierć jest konieczna, aby zrobić miejsce dla młodych.

    Obecnie wielu naukowców stawia całkiem sporo hipotez na temat przyczyn starzenia się organizmów, jednak wszystkie teorie jak dotąd cieszą się ograniczonym powodzeniem.

    Jak przetrwać niesporczaki?

    Niesporczaki to mikroorganizmy dość powszechne w przyrodzie. Zamieszkują wszystkie strefy klimatyczne i wszystkie kontynenty, mogą żyć na każdej wysokości iw każdych warunkach. Ich niezwykła zdolność do przetrwania prześladuje wielu naukowców. Ciekawe, że tym pierwszym żywym organizmom udaje się przetrwać nawet w niebezpiecznej próżni kosmicznej. Tak więc kilka niesporczaków zostało zabranych na orbitę, gdzie zostały wystawione na różne rodzaje promieniowania kosmicznego, ale pod koniec eksperymentu prawie wszystkie pozostały nienaruszone.

    Organizmy te nie boją się temperatury wrzenia wody, przeżywają w temperaturach nieco powyżej zera absolutnego. Niesporczaki czują się normalnie na głębokości 11 kilometrów, w rowie Mariana, spokojnie znosząc jego ciśnienie.

    Niesporczaki wyróżniają się niesamowitą zdolnością do anhydrobiozy, czyli suszenia. W tym stanie następuje ekstremalne spowolnienie ich aktywności metabolicznej. Po wyschnięciu istota ta praktycznie zatrzymuje swoją aktywność metaboliczną, a po uzyskaniu dostępu do wody przywracany jest jej pierwotny stan, a niesporczak żyje dalej, jakby nic się nie stało.

    Badanie tego stworzenia zapowiada się na interesujące wyniki. Jeśli krionika zostanie ożywiona, ich zastosowania będą niewiarygodne. W ten sposób naukowcy twierdzą, że po odkryciu tajemnicy przetrwania niesporczaków będą mogli stworzyć skafander kosmiczny, w którym będzie można badać inne planety, a przechowywanie leków i pigułek stanie się możliwe w temperaturze pokojowej.

    Astronomia, fizyka, biologia, geologia – to dziedziny, w których pracuje wielu naukowców. Dzięki ich odkryciom pojawiają się nowe, niesamowite teorie, które kilkadziesiąt lat temu wydawały się science fiction i które być może już niedługo pozwolą rozwikłać niektóre dotychczas nierozwiązane problemy nauki.

    Które z nierozwiązanych problemów nauki najbardziej Cię interesują? Opowiedz o tym w

    10 nierozwiązanych problemów współczesnej fizyki
    Poniżej przedstawiamy listę nierozwiązanych problemów współczesnej fizyki.

    Niektóre z tych problemów są teoretyczne. Oznacza to, że istniejące teorie nie są w stanie wyjaśnić pewnych obserwowanych zjawisk lub wyników eksperymentalnych.

    Inne problemy mają charakter eksperymentalny, co oznacza, że ​​istnieją trudności w stworzeniu eksperymentu w celu przetestowania proponowanej teorii lub bardziej szczegółowego zbadania zjawiska.

    Niektóre z tych zagadnień są ze sobą ściśle powiązane. Na przykład dodatkowe wymiary lub supersymetria mogą rozwiązać problem hierarchii. Uważa się, że pełna teoria grawitacji kwantowej może odpowiedzieć na większość tych pytań.

    Jaki będzie koniec wszechświata?

    Odpowiedź w dużej mierze zależy od ciemnej energii, która pozostaje nieznanym terminem w równaniu.

    Ciemna energia odpowiada za przyspieszającą ekspansję wszechświata, ale jej pochodzenie to tajemnica spowita mrokiem. Jeśli ciemna energia jest stała przez długi czas, prawdopodobnie czeka nas „wielkie zamrożenie”: wszechświat będzie się rozszerzał coraz szybciej, a w końcu galaktyki będą tak daleko od siebie, że obecna pustka kosmosu wydają się dziecinnie proste.


    Jeśli ciemna energia wzrośnie, ekspansja stanie się tak szybka, że ​​zwiększy się nie tylko przestrzeń między galaktykami, ale także między gwiazdami, to znaczy same galaktyki zostaną rozerwane; ta opcja nazywana jest „dużą luką”.

    Innym scenariuszem jest to, że ciemna energia skurczy się i nie będzie już w stanie przeciwdziałać sile grawitacji, co spowoduje zwinięcie się wszechświata („wielki chrup”).

    Cóż, najważniejsze jest to, że bez względu na przebieg wydarzeń, jesteśmy skazani. Jednak zanim to nastąpi, wciąż istnieją miliardy, a nawet biliony lat – wystarczająco dużo, aby dowiedzieć się, jak Wszechświat w końcu umrze.

    grawitacja kwantowa

    Mimo aktywnych badań teoria grawitacji kwantowej nie została jeszcze zbudowana. Główną trudnością w jej skonstruowaniu jest to, że dwie teorie fizyczne, które próbuje ze sobą powiązać – „mechanika kwantowa i ogólna teoria względności (GR)” – opierają się na różnych zestawach zasad.

    Tak więc mechanika kwantowa jest sformułowana jako teoria opisująca czasową ewolucję układów fizycznych (na przykład atomów lub cząstek elementarnych) na tle zewnętrznej czasoprzestrzeni.

    W ogólnej teorii względności nie istnieje czasoprzestrzeń zewnętrzna - sama w sobie jest dynamiczną zmienną teorii, zależną od cech tych, którzy się w niej znajdują klasyczny systemy.

    W przejściu do grawitacji kwantowej konieczne jest co najmniej zastąpienie systemów układami kwantowymi (czyli wykonanie kwantyzacji). Wynikające z tego połączenie wymaga pewnego rodzaju kwantyzacji samej geometrii czasoprzestrzeni, a fizyczne znaczenie takiej kwantyzacji jest absolutnie niejasne i nie ma żadnej udanej konsekwentnej próby jej przeprowadzenia.

    Nawet próba kwantyzacji zlinearyzowanej klasycznej teorii grawitacji (GR) napotyka na liczne trudności techniczne – grawitacja kwantowa okazuje się teorią nierenormalizowaną ze względu na fakt, że stała grawitacyjna jest wielkością wymiarową.

    Sytuację pogarsza fakt, że bezpośrednie eksperymenty z zakresu grawitacji kwantowej, ze względu na słabość samych oddziaływań grawitacyjnych, są niedostępne dla nowoczesnych technologii. W związku z tym, w poszukiwaniu prawidłowego sformułowania grawitacji kwantowej, trzeba jak dotąd opierać się tylko na obliczeniach teoretycznych.

    Bozon Higgsa nie ma żadnego sensu. Dlaczego istnieje?

    Bozon Higgsa wyjaśnia, w jaki sposób wszystkie inne cząstki uzyskują masę, ale jednocześnie stawia wiele nowych pytań. Na przykład, dlaczego bozon Higgsa oddziałuje inaczej ze wszystkimi cząstkami? Tak więc kwark t oddziałuje z nim silniej niż elektron, dlatego masa pierwszego jest znacznie większa niż masa drugiego.

    Ponadto bozon Higgsa jest pierwszą cząstką elementarną o zerowym spinie.

    „Mamy przed sobą zupełnie nową dziedzinę fizyki cząstek elementarnych", mówi naukowiec Richard Ruiz. „Nie mamy pojęcia, jaka jest jej natura".

    Promieniowanie Hawkinga

    Czy czarne dziury wytwarzają promieniowanie cieplne, jak przewiduje teoria? Czy to promieniowanie zawiera informacje o ich wewnętrznej strukturze, czy nie, jak wynika z pierwotnych obliczeń Hawkinga?


    Dlaczego wszechświat składa się z materii, a nie z antymaterii?

    Antymateria to ta sama materia: ma dokładnie takie same właściwości jak substancja, z której składają się planety, gwiazdy, galaktyki.

    Jedyną różnicą jest opłata. Według współczesnych idei, w nowonarodzonym Wszechświecie obaj byli jednakowo podzieleni. Krótko po Wielkim Wybuchu materia i antymateria uległy anihilacji (zareagowały wzajemną anihilacją i pojawieniem się innych cząstek).

    Pytanie brzmi, jak to się stało, że pozostała pewna ilość materii? Dlaczego materia odniosła sukces, a antymateria zawiodła w przeciąganiu liny?

    Aby wyjaśnić tę nierówność, naukowcy pilnie szukają przykładów łamania CP, czyli procesów, w których cząstki wolą rozpadać się, tworząc materię, ale nie antymaterię.

    „Przede wszystkim chciałabym zrozumieć, czy oscylacje neutrin (transformacja neutrin w antyneutrina) różnią się między neutrinami i antyneutrinami” – mówi Alicia Marino z University of Colorado, która podzieliła to pytanie. „Do tej pory nic takiego nie zaobserwowano, ale czekamy na kolejną generację eksperymentów”.

    Teoria wszystkiego

    Czy istnieje teoria, która wyjaśnia wartości wszystkich podstawowych stałych fizycznych? Czy istnieje teoria, która wyjaśnia, dlaczego prawa fizyki są takie, jakie są?


    Teoria wszystkiego to hipotetyczna zunifikowana teoria fizyko-matematyczna opisująca wszystkie znane interakcje podstawowe.

    Początkowo termin ten był używany w ironiczny sposób w odniesieniu do różnych uogólnionych teorii. Z biegiem czasu termin ten utknął w popularyzacji fizyki kwantowej, aby odnieść się do teorii, która zjednoczyłaby wszystkie cztery fundamentalne siły w przyrodzie.

    W dwudziestym wieku zaproponowano wiele „teorii wszystkiego”, ale żadna z nich nie przeszła testów eksperymentalnych lub istnieją znaczne trudności w zorganizowaniu testów eksperymentalnych dla niektórych kandydatów.

    Bonus: Piorun kulisty

    Jaka jest natura tego zjawiska? Czy piorun kulowy jest samodzielnym obiektem, czy też jest zasilany energią z zewnątrz? Czy wszystkie kule ognia są tej samej natury, czy też istnieją różne typy?


    Piorun kulisty to świetlista kula ognia unosząca się w powietrzu, wyjątkowo rzadkie zjawisko naturalne.

    Nie została jeszcze przedstawiona ujednolicona fizyczna teoria występowania i przebiegu tego zjawiska, istnieją też teorie naukowe, które sprowadzają to zjawisko do halucynacji.

    Istnieje około 400 teorii wyjaśniających to zjawisko, ale żadna z nich nie zyskała absolutnego uznania w środowisku akademickim. W warunkach laboratoryjnych podobne, ale krótkotrwałe zjawiska uzyskano na kilka różnych sposobów, więc pytanie o naturę pioruna kulistego pozostaje otwarte. Do końca XX wieku nie powstało ani jedno stanowisko doświadczalne, na którym to naturalne zjawisko byłoby sztucznie odtworzone zgodnie z opisami naocznych świadków piorunów kulowych.

    Powszechnie uważa się, że piorun kulisty jest zjawiskiem pochodzenia elektrycznego, natury naturalnej, to znaczy jest to szczególny rodzaj pioruna, który istnieje przez długi czas i ma kształt kuli, która może poruszać się po nieprzewidywalnym, czasem zaskakującym trajektoria dla naocznych świadków.

    Tradycyjnie wiarygodność wielu relacji naocznych świadków piorunów kulowych pozostaje wątpliwa, w tym:

    • sam fakt obserwowania przynajmniej jakiegoś zjawiska;
    • fakt obserwowania błyskawicy kulowej, a nie jakiegoś innego zjawiska;
    • oddzielne szczegóły zjawiska, podane w zeznaniu naocznego świadka.

    Wątpliwości co do wiarygodności wielu zeznań utrudniają badanie zjawiska, a także stwarzają podstawy do pojawienia się różnych spekulatywnych materiałów sensacyjnych rzekomo związanych z tym zjawiskiem.

    Na podstawie materiałów: kilkadziesiąt artykułów z

    Ekologia życia. Oprócz standardowych zadań logicznych, takich jak „jeśli drzewo spada w lesie i nikt nie słyszy, czy wydaje dźwięk?”, niezliczone zagadki

    Oprócz standardowych problemów logicznych, takich jak „jeśli drzewo spada w lesie i nikt nie słyszy, czy wydaje dźwięk?” Niezliczone zagadki nadal ekscytują umysły ludzi zaangażowanych we wszystkie dyscypliny współczesnej nauki i humanistyki.

    Pytania typu „Czy istnieje uniwersalna definicja „słowa”?”, „Czy kolor istnieje fizycznie, czy pojawia się tylko w naszych umysłach?” i „jakie jest prawdopodobieństwo, że jutro słońce wzejdzie?” nie daj ludziom spać. Zebraliśmy te pytania we wszystkich dziedzinach: medycynie, fizyce, biologii, filozofii i matematyce i postanowiliśmy zadać je Tobie. Czy możesz odpowiedzieć?

    Dlaczego komórki popełniają samobójstwo?

    Zdarzenie biochemiczne znane jako apoptoza jest czasami nazywane „zaprogramowaną śmiercią komórki” lub „samobójstwem komórkowym”. Z powodów nie do końca zrozumiałych dla nauki komórki mają zdolność „decydowania o śmierci” w wysoce zorganizowany i oczekiwany sposób, który jest zupełnie inny niż martwica (śmierć komórki spowodowana chorobą lub urazem). Około 50-80 miliardów komórek umiera w wyniku zaprogramowanej śmierci komórek w ludzkim ciele każdego dnia, ale mechanizm za nimi stoją, a nawet ta intencja, nie jest w pełni poznana.

    Z jednej strony zbyt duża zaprogramowana śmierć komórki prowadzi do zaniku i osłabienia mięśni, z drugiej strony brak odpowiedniej apoptozy pozwala na proliferację komórek, co może prowadzić do raka. Ogólna koncepcja apoptozy została po raz pierwszy opisana przez niemieckiego naukowca Karla Vogta w 1842 roku. Od tego czasu poczyniono znaczne postępy w zrozumieniu tego procesu, ale nadal nie ma pełnego wyjaśnienia tego procesu.

    Obliczeniowa teoria świadomości

    Niektórzy naukowcy utożsamiają aktywność umysłu ze sposobem przetwarzania informacji przez komputer. W ten sposób w połowie lat 60. opracowano obliczeniową teorię świadomości i człowiek zaczął poważnie walczyć z maszyną. Po prostu wyobraź sobie, że twój mózg to komputer, a umysł to system operacyjny, który nim steruje.

    Jeśli zagłębisz się w kontekst informatyki, analogia jest prosta: teoretycznie programy wytwarzają dane w oparciu o szereg danych wejściowych (bodźce zewnętrzne, wzrok, dźwięk itp.) oraz pamięć (którą można uznać zarówno za fizyczny dysk twardy i nasza pamięć psychologiczna) . Programy są sterowane algorytmami, które mają skończoną liczbę kroków, które są powtarzane zgodnie z różnymi danymi wejściowymi. Podobnie jak mózg, komputer musi tworzyć reprezentacje tego, czego nie może fizycznie obliczyć – i jest to jeden z najsilniejszych argumentów przemawiających za tą teorią.

    Niemniej jednak teoria obliczeniowa różni się od reprezentacyjnej teorii świadomości tym, że nie wszystkie stany są reprezentatywne (jak depresja), a zatem nie będą w stanie odpowiedzieć na wpływ natury komputerowej. Ale problem jest filozoficzny: obliczeniowa teoria świadomości działa świetnie, o ile nie wymaga „przeprogramowania” mózgów, które są w depresji. Nie możemy zresetować się do ustawień fabrycznych.

    Złożony problem świadomości

    W dialogach filozoficznych „świadomość” jest definiowana jako „qualia”, a problem qualia będzie nawiedzał ludzkość prawdopodobnie zawsze. Qualia opisuje indywidualne przejawy subiektywnego świadomego doświadczenia - na przykład ból głowy. Wszyscy doświadczyliśmy tego bólu, ale nie ma sposobu, aby zmierzyć, czy doświadczyliśmy tego samego bólu głowy, czy też doświadczenie było takie samo, ponieważ doświadczenie bólu opiera się na naszym postrzeganiu go.

    Chociaż podjęto wiele naukowych prób zdefiniowania świadomości, nikt nigdy nie opracował ogólnie przyjętej teorii. Niektórzy filozofowie kwestionowali samą możliwość tego.

    Problem Getye

    Problem Goetiera brzmi: „Czy uzasadniona jest prawdziwa wiedza wiary?” Ta logiczna zagadka jest jedną z najbardziej irytujących, ponieważ wymaga od nas zastanowienia się, czy prawda jest uniwersalną stałą. Przywołuje również szereg eksperymentów myślowych i argumentów filozoficznych, w tym „uzasadnione prawdziwe przekonanie”:

    Badany A wie, że zdanie B jest prawdziwe wtedy i tylko wtedy, gdy:

    B to prawda

    a A myśli, że B jest prawdą,

    a A jest przekonany, że wiara w prawdziwość B jest uzasadniona.

    Krytycy problemowi, tacy jak Guetier, twierdzą, że niemożliwe jest usprawiedliwienie czegoś, co nie jest prawdą (ponieważ „prawda” jest uważana za koncepcję, która podnosi argument do niepodważalnego statusu). Trudno określić nie tylko, co dla kogoś oznacza prawda, ale także co to znaczy wierzyć, że tak jest. I to poważnie wpłynęło na wszystko, od medycyny sądowej po medycynę.

    Czy wszystkie kolory są w naszej głowie?

    Jednym z najbardziej złożonych ludzkich doświadczeń jest percepcja koloru: czy fizyczne przedmioty w naszym świecie naprawdę mają kolor, który rozpoznajemy i przetwarzamy, czy też proces nadawania koloru zachodzi wyłącznie w naszych głowach?

    Wiemy, że istnienie kolorów wynika z różnych długości fal, ale jeśli chodzi o naszą percepcję kolorów, naszą ogólną nomenklaturę i prosty fakt, że nasze głowy mogą eksplodować, jeśli nagle napotkamy kolor, którego nigdy wcześniej nie widziano. nasza uniwersalna paleta, ta idea nadal zadziwia naukowców, filozofów i wszystkich innych.

    Czym jest ciemna materia?

    Astrofizycy wiedzą, czym ciemna materia nie jest, ale ta definicja zupełnie im nie odpowiada: chociaż nie możemy jej zobaczyć nawet za pomocą najpotężniejszych teleskopów, wiemy, że we Wszechświecie jest jej więcej niż zwykłej materii. Nie pochłania ani nie emituje światła, ale różnica w efektach grawitacyjnych dużych ciał (planet itp.) doprowadziła naukowców do przekonania, że ​​coś niewidzialnego odgrywa rolę w ich ruchu.

    Teoria, zaproponowana po raz pierwszy w 1932 roku, była w dużej mierze problemem „brakującej masy”. Istnienie czarnej materii pozostaje nieudowodnione, ale społeczność naukowa jest zmuszona zaakceptować jej istnienie jako fakt, cokolwiek by to nie było.

    problem wschodu słońca

    Jakie jest prawdopodobieństwo, że jutro wzejdzie słońce? Filozofowie i statystycy zadają to pytanie od tysiącleci, próbując wymyślić niepodważalną formułę tego codziennego wydarzenia. To pytanie ma na celu wykazanie ograniczeń teorii prawdopodobieństwa. Trudność pojawia się, gdy zaczynamy myśleć, że istnieje wiele różnic między wcześniejszą wiedzą jednej osoby, wcześniejszą wiedzą ludzkości i wcześniejszą wiedzą wszechświata o wschodzie słońca.

    Jeśli p jest długoterminową częstotliwością wschodów słońca, a do p stosuje się równomierny rozkład prawdopodobieństwa, to wartość p wzrasta każdego dnia, gdy słońce faktycznie wschodzi i widzimy (jednostka, ludzkość, wszechświat), że tak się dzieje.

    137 element

    Nazwany na cześć Richarda Feynmana, proponowany ostatni element układu okresowego Mendelejewa „feynmanium” jest pierwiastkiem teoretycznym, który może być ostatnim możliwym pierwiastkiem; aby wyjść poza #137, elementy musiałyby podróżować szybciej niż prędkość światła. Spekulowano, że pierwiastki powyżej #124 nie byłyby wystarczająco stabilne, aby istnieć przez więcej niż kilka nanosekund, co oznacza, że ​​pierwiastek taki jak Feynmanium zostanie zniszczony przez spontaniczne rozszczepienie, zanim będzie można go zbadać.

    Co jeszcze bardziej interesujące, liczba 137 została wybrana nie tylko na cześć Feynmana; uważał, że liczba ta ma głębokie znaczenie, ponieważ „1/137 = prawie dokładnie wartość tak zwanej stałej struktury subtelnej, bezwymiarowej wielkości, która określa siłę oddziaływania elektromagnetycznego”.

    Pozostaje wielkie pytanie, czy taki element może istnieć poza czysto teoretycznym i czy wydarzy się za naszego życia?

    Czy istnieje uniwersalna definicja słowa „słowo”?

    W językoznawstwie słowo to małe stwierdzenie, które może mieć dowolne znaczenie: w sensie praktycznym lub dosłownym. Morfem, który jest nieco mniejszy, ale nadal może komunikować znaczenie, w przeciwieństwie do słowa, nie może pozostać odizolowany. Możesz powiedzieć „-stvo” i zrozumieć, co to znaczy, ale jest mało prawdopodobne, aby rozmowa z takich skrawków miała sens.

    Każdy język na świecie ma swój leksykon, który podzielony jest na leksemy, które są formami poszczególnych wyrazów. Tokeny są niezwykle ważne dla języka. Ale znowu, w sensie bardziej ogólnym, najmniejszą jednostką mowy pozostaje słowo, które może stać samotnie i mieć sens; pozostają jednak problemy z definicją np. cząstek, przyimków i spójników, ponieważ nie mają one specjalnego znaczenia poza kontekstem, chociaż pozostają słowami w sensie ogólnym.

    Zdolności paranormalne za milion dolarów

    Od momentu powstania w 1964 roku w Paranormal Challenge wzięło udział około 1000 osób, ale nikt nigdy nie odebrał nagrody. Fundacja Edukacyjna Jamesa Randi oferuje milion dolarów każdemu, kto może naukowo zweryfikować nadprzyrodzone lub paranormalne zdolności. Przez lata wiele mediów próbowało się sprawdzić, ale kategorycznie im odmawiano. Aby wszystko się udało, wnioskodawca musi uzyskać zgodę instytutu szkoleniowego lub innej organizacji na odpowiednim poziomie.

    Chociaż żaden z 1000 kandydatów nie był w stanie udowodnić obserwowalnych zdolności psychicznych, które mogłyby być potwierdzone naukowo, Randy powiedział, że „bardzo niewielu” uczestników uważało, że ich porażka była spowodowana brakiem talentu. W większości przypadków brak zdenerwowania wszystkich redukował do nerwowości.

    Problem w tym, że mało kto wygra ten konkurs. Jeśli ktoś ma nadprzyrodzone zdolności, to znaczy, że nie da się ich wyjaśnić naturalnym podejściem naukowym. Rozumiesz? Opublikowano