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物理最難的是什麼

發布時間:2022-04-23 22:11:40

Ⅰ 世界上最難的物理問題是什麼啊啊

物理世界十大難題

物理學家們挑選出10個最匪夷所思的物理學問題,解答這些問題足夠讓他們忙上100年.盡管沒有任何懸賞,不過,對任何一個問題的解答差不多都能獲得諾貝爾獎.

1.表達物理世界特徵的所有(可測量的)無量綱參數原則上是否都可以推算,或者是否存在一些僅僅取決於歷史或量子力學偶發事件,因而也是無法推算的參數?

愛因斯坦的表述更為清楚:上帝在創造宇宙時是否有選擇?想像上帝坐在控制台前,准備引發宇宙大爆炸.「我該把光速定在多少」?「我該讓這種名叫電子的小點帶多少電荷」?「我該把普朗克常數--即決定量子大小的參數--的數值定在多大」?他是不是為了趕時間而胡亂抓來幾個數字?抑或這些數值必須如此,因為其中深藏著某種邏輯?

2. 量子引力如何幫助解釋宇宙起源?

現代物理學的兩大理論是標准模型和廣義相對論.前者利用量子力學來描述亞原子粒子以及它們所服從的作用力,而後者是有關引力的理論.很久以來,物理學家希望合二為一,得到一種「萬物至理」--即量子引力論,以便更深入地了解宇宙,包括宇宙是如何隨著大爆炸自然地誕生的.實現這種融合的首要候選理論是超弦理論,或者叫M理論--這是其名稱的最新「升級版」,M代表「魔法」(magic)、「神秘」(mystery)或「所有理論之母」(mother of all theories).

3. 質子的壽命有多長,如何來理解?

以前人們認為質子與中子不同,它永遠不會分裂成更小的顆粒.這曾被當成真理.然而在70年代,理論物理學家認識到,他們提出的各種可能成為「大一統理論」--該理論把除引力外的所有作用力匯於一爐--的理論暗示:質子必須是不穩定的.只要有足夠長的時間,在極其偶然的情況下,質子是會分裂的.

辦法是捕捉到正在死去的質子.許多年來,實驗人員一直在地下實驗室中密切注視大型的水槽,等待著原子內部質子的死去.但迄今為止質子的死亡率是零,這意味著要麼質子十分穩定,要麼它們的壽命很長--估計在10億億億億年以上.

4. 自然界是超對稱的嗎?如果是,超對稱性是如何破滅的?

許多物理學家認為,把包括引力在內的所有作用力統一成為單一的理論要求證明兩種差異極大的粒子實際上存在密切的關系,這種關系就是所謂的超對稱現象.第一種粒子是費密子,可以把它們粗略地說成是物質的基本組件,就像質子、電子和中子一樣.它們聚集在一起組成物質.另一種粒子是玻色子,它們是傳遞作用力的粒子,類似於傳遞光的光子.在超對稱的條件下,每一個費密子都有一個與之對應的玻色子,反之亦然.

物理學家有杜撰古怪名字的沖動,他們把所謂的超級對稱粒子稱為「sparticle」.但由於在自然界中還沒有觀察到sparticle,物理學家還需要解釋這種對稱性「破滅」的原因:隨著宇宙冷卻並凝結成現在的這種不對稱狀態,在其誕生之際所存在的數學上的完美被打破了.

5. 為什麼宇宙表現為一個時間維數和三個空間維數?

這只是因為還沒有想到一個可以接受的答案,只是因為除了上下、左右、前後,人們無法想像在更多的方向上運動.這並不意味著宇宙原本就是這樣的.實際上,根據超弦理論,肯定還存在著另外六個維數,每一維都呈捲曲狀,十分微小,因而無法察覺.如果這一理論是正確的,那麼為什麼只有這三個維數是伸展開來的,留給我們這個相對幽閉恐怖的空間呢?

6. 為什麼宇宙常數有它自身的數值?它是否為零,是否真正恆定?

直到最近,宇宙學家仍然認為宇宙是以一個穩定的速度在膨脹.但最近的觀察發現,宇宙可能膨脹得越來越快.人們用一個叫宇宙常數的數字來描述這種輕微的加速.這個常數是否如人們早期所認為的是零,或者是一個非常小的數值,物理學家現在還無法做出解釋.根據一些基本計算,這個常數應該很大--是我們觀測結果的大約10到122倍.換句話說,宇宙應該以跳躍般的速度在膨脹.而實際情況並非如此,肯定有什麼機制在壓制這種作用.如果宇宙真是超對稱性的,那宇宙常數就該被完全抵消掉.但這種對稱性--如果確實存在的話--看來已經破滅.如果這個常數隨時間的變化而變化的話,那情況就更加復雜了.

7. M理論的基本自由度(M理論的低能極限是11維的超引力,它包含5種相容的超弦理論)是多少?這一理論理否真實地描述了自然?

多年來,超弦理論最大的弱點是它有5個不同的版本.到底哪一個--如果有的話--描述了宇宙?反對這一理論的人最近已經接受了被稱為M理論的最主要的11維理論框架.但情況卻因此變得更加復雜.

在M理論前,所有的亞原子粒子都被說成是由微小的超弦組成的.M理論給組成亞原子的物質譜加了一種叫做「膜」(brane)的更為神秘的物質,它就像生理學上的膜一樣,但最多有9個維數度.現在的問題是,什麼是更基本的物質組成單位,是膜組成了弦還是剛好相反?或者另外存在著一些更基本的物質單位,只是人們沒有想到罷了?最後,這兩種東西中是否有一種確實存在,或者M理論僅僅是一種迷人的大腦游戲?

8. 黑洞信息悖論的解決方法是什麼?

根據量子理論,信息--無論它描述的是粒子運動的速度還是油墨顆粒組成文件的確切方式--是不會從宇宙中消失的.但物理學家基普·索恩、約翰·普雷希爾和斯蒡芬·霍金卻提出了一個固定的假設:如果你把一本大不列顛網路全書扔進黑洞中去,將會發生什麼事?宇宙中是否有其他同樣的網路全書是無關緊要的.正如物理學中所定義的,信息並不等同於含義,信息僅指二進制的數字,或是一些其他的代碼,它被用來精確地描述一個物體或一種方式.所以看起來那些特定的書本里的信息將被吞沒,並永遠地消失.但人們覺得這是不可能的.

霍金博士和索恩博士相信那些信息確實消失了,而量子力學必須對此作出解釋.普雷希爾博士推測信息其實並沒有消失;它也許以某種形式顯示於黑洞的表面,如同在一個宇宙中的銀幕上.

9. 何種物理學能夠解釋基本粒子的重力與其典型質量之間的巨大差距?

換言之,為什麼重力比其他的作用力(如電磁力)要弱得多?一塊磁鐵能夠吸起一個回形針,即使整個地球的引力在把它往下拉.

根據最近的一種說法,重力實際上要大得多.它僅僅是看上去比較弱而已,因為大部分重力陷入了某一個額外的維數度之中.如果我們可以用高能粒子加速器俘獲全部的重力,也許就有可能製造出微型黑洞.雖然這看上去會引起固體垃圾處理業的興趣,但這些黑洞很可能剛一形成就消失了.

10. 我們能否定量地理解量子色動力學中的誇克和膠子約束以及質量差距的存在?

量子色動力學(QCD)是描述強核子力的理論.這種力由膠子攜帶,它把誇克結合成質子和中子這樣的粒子.根據量子色動力學理論,這些微小的亞粒子永遠受到約束.你無法把一個誇克或膠子從質子中分離出來,因為距離越遠,這種強作用力就越大,從而迅速地把它們拉回原位.

但物理學家還沒有最終證明誇克和膠子永遠不能逃脫約束.他們也不能解釋為什麼所有能感受強作用力的粒子必須至少有一丁點兒的質量,為什麼它們的質量不能為零.一些人希望M理論能提供答案,這一理論也許還能進一步闡明重力的本質.

Ⅱ 高中物理最難的知識點是什麼

從應試而言,應是帶電粒子在電磁場中的運動(力,運動軌跡,幾何特別是圓),電磁感應綜合(電磁感應,安培力,非勻變速運動,微元累加,含n遞推,功與熱)最難,位處壓軸之列。當然,牛頓力學是基本功。

Ⅲ 高中物理最難的是什麼 生物呢

電磁學和力學,既是難點也是高考的重點。生物最難的是給你一堆材料讓你自己設計實驗,高考里填空的實驗不難。要單說課本,沒有難的。難得都是關於高考的擴展與延伸

Ⅳ 高中物理什麼最難

電磁感應

從應試而言,應是帶電粒子在電磁場中的運動(力,運動軌跡,幾何特別是圓),電磁感應綜合(電磁感應,安培力,非勻變速運動,微元累加,含n遞推,功與熱)最難,位處壓軸之列。當然,牛頓力學是基本功。

● 電磁感應現象

因磁通量變化而產生感應電動勢的現象我們稱之為電磁感應現象。具體來說,閉合電路的一部分導體,做切割磁感線的運動時,就會產生電流,我們把這種現象叫電磁感應,導體中所產生的電流稱為感應電流。

● 法拉第電磁感應定律概念

基於電磁感應現象,大家開始探究感應電動勢大小到底怎麼計算?法拉第對此進行了總結並得到了結論。感應電動勢的大小由法拉第電磁感應定律確定,電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通變化率成正比。公式:E= -n(dΦ)/(dt)。對動生的情況,還可用E=BLV來求。

● 電動勢的方向

電動勢的方向可以通過楞次定律來判定。高中物理楞次定律指出:感應電流的磁場要阻礙原磁通的變化。對於動生電動勢,同學們也可用右手定則判斷感應電流的方向,也就找出了感應電動勢的方向。需要注意的是,楞次定律的應用更廣,其核心在」阻礙」二字上。

(1)E=n*ΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應定律,E:感應電動勢(V),n:感應線圈匝數,ΔΦ,Δt磁通量的變化率}

(2)E=BLVsinA(切割磁感線運動) E=BLV中的v和L不可以和磁感線平行,但可以不和磁感線垂直,其中sinA為v或L與磁感線的夾角。{L:有效長度(m)}

(3)Em=nBSω(交流發電機最大的感應電動勢){Em:感應電動勢峰值}

(4)E=B(L2)ω/2(導體一端固定以ω旋轉切割)其中ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)

電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一,它顯示了電、磁現象之間的相互聯系和轉化,對其本質的深入研究所揭示的電、磁場之間的聯系,對麥克斯韋電磁場理論的建立具有重大意義。電磁感應現象在電工技術、電技術以及電磁測量等方面都有廣泛的應用。

Ⅳ 物理學最難的是哪一個分支

物理學最難的一個分支為:高能物理

高能物理主要研究微觀結構,需要強大的數學能力剝離復雜微觀現象的本質和足夠的想像力給莫名其妙的純粹數學描述過程賦予意義。

其實物理學的各個領域之間存在廣泛的聯系,因為處在宇宙中,不論宏觀和微觀必然受到同一個規則支配。

高能物理是一門基礎學科,是當代物理學發展的前沿之一,並且交叉廣聯在凝聚態物理和天體粒子物理的有效探索。粒子物理學是以『發現和』實驗『』為基礎,而又基於實驗和理論密切結合發展的粒子的量子化探索。

發展方向:

按照理論的相似性進行分類如下:

1、可積量子場論;

2、統計格點模型;

3、超對稱弱電統一理論,標准模型唯象,大統一理論;

4、中微子物理;

5、暗物質與暗能量,暴漲宇宙學;

6、超弦,宇宙弦,M理論,磁單極粒子;

7、量子色動力學QCD:重味物理與CP不守恆,B與D介子,誇克,費米子,希格斯粒子(Higgs)等;

8、對撞和探測(BEPC,BES)結果的研究與測量;

Ⅵ 物理最難學的是什麼

最難的就是磁場和電磁感應那一塊,其次力學,高考大題就從這裡面出.電路要好一點,再次就是光學,幾何光學又稍難於粒子光學,最簡單的就是熱學和原子物理.個人比較喜歡物理,覺得物理是雙刃劍,發揮好了可以狂拉分,萬一有小失誤就~~~~~~

Ⅶ 高中物理最難的是哪部分

高中物理學確實是比較難的,高中物理主要包括力學部分,光學部分,電學部分,但是最重要的最難的應該是力學。

Ⅷ 理論物理最難的是哪部分

理論物理泛指四大力學,如果從學習的層面上來講 肯定 量子力學最難,然後是電動力學.如果從學術上來講的話,理論力學 熱統 和電動都屬於經典物理的范疇,相對來說被討論的已經非常深刻,現在更多的討論是他們和其他學科互相嵌入的討論.而量子力學作為現代物理學,歷史不是很久(100多年).但其影響是相當巨大的,可以說物理學所有的前沿科學都和量子力學有關.所以你如果說那部分最難,很難准確的答復你,只能說量子力學相對來說很多難題都是客觀存在的.

Ⅸ 高中物理最難的部分是什麼

高中物理最難的部分是力學和電磁學,高中物理比較抽象,很多學生都讓物理,其中力學和電磁學最難,不但公式定理難以理解,在運用時也是很難,思維能力比較強的學生才能看高分。

Ⅹ 高中物理最難的是哪

高中物理怎麼樣?有哪些好的學習方法?

現在還有很多的小夥伴,都說對於高中物理這是難度比較大的學科,這就讓物理成了很多的高中生成了心裡的一種痛處,其實吧學習高中物理也是很簡單的,只要你掌握好思路,培養好自己的學習習慣,讓自己喜歡上這個學科,其實這還是比較簡單的.

高中物理試卷

讀好每一本教材,看好每一個單元,學會每一個小題,對於高中物理每一個練習都有關鍵的洞察力以及他的解決辦法,可能他們所用的知識都是一樣的,只要你記住一個定理就可以做很多類似的題.

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