Ⅰ 理论物理领域中有哪些尚未解决的问题
理论物理学家李·斯莫林在他2006年出版的有争议的书《物理学的麻烦:弦理论的兴起、科学的衰落以及下一步的发展》中指出了“理论物理学中的五大问题”。
物理问题1:量子引力问题
另外,粒子物理的标准模型显示了很多不同的粒子——总共18个基本粒子。许多物理学家认为,一个基本的自然理论应该有某种方法来统一这些
粒子
,所以用更基本的术语来描述它们。例如,在这些方法中定义最明确的弦理论预测,所有的粒子都是基本的能量丝或弦的不同振动模式。
物理问题4:调谐问题
理论物理模型是一个数学框架,为了进行预测,需要设置一定的参数。在粒子物理的标准模型中,参数由理论预测的18个粒子表示,即参数是通过观测来测量的。
然而,一些物理学家认为,该理论的基本物理原理应该独立于测量来确定这些参数。这在过去激发了人们对统一场论的热情,并引发了爱因斯坦的着名问题“上帝在创造宇宙时是否有任何选择?”宇宙的属性在本质上决定了宇宙的形式吗?因为如果形式不同,这些属性就会失效。
这个问题的答案似乎强烈倾向于这样的观点,基于不同的物理参数、原始能量状态等等,我们的宇宙只是这些可能的宇宙之一。在这种情况下,问题就变成了为什么我们的宇宙有着如此精细的属性来允许生命的存在。这个问题被称为微调问题,并促使一些物理学家转向人类学原理进行解释,这就要求我们的宇宙具有它所具有的性质,因为如果它具有不同的性质,我们就不会在这里提出这个问题。
物理问题5:宇宙奥秘问题
宇宙仍然有很多奥秘,但最让物理学家烦恼的是暗物质和暗能量。这种类型的物质和能量是通过其引力影响来探测的,但不能直接观测到,所以物理学家们仍在试图弄清楚它们是什么。尽管如此,一些物理学家已经提出了对这些引力影响的替代解释,这些解释不需要新的物质和能量形式,但这些替代对大多数物理学家来说是不受欢迎的。
Ⅱ 目前世界上物理学还有哪些问题未解决
1.自然界是否存在五种以上的基本作用力?
2.基本物理常数的数值会随时间改变吗?
3.自然界的基本常数为什么具有现在的数值?
4.引力能否被屏蔽?
5.负引力存在吗?
6.宇宙中不断有物质创生吗?
7.引力子,你在何方?
8.新以太是否存在?
9.为什么时间具有方向性?
10.宇宙时是不均匀时间流吗?
11.为什么物理学的基本方程都具有时间反演不变性?
12.为什么绝对零度不可达到?
13.为什么热水比冷水冻结快些(Erasto Mpemba问题)?
14.运动物体的温度会改变吗?
15.开放系统的熵具有什么物理意义?
16.湍流形成的机理是什么?
17.地球磁场极性颠倒的原因是什么?
18.南极空洞是怎么形成的?
19.生物体内有核反应吗?
20.地球外有智慧生物吗?
21.地震前的地光是怎么形成的?
22.为什么闪电多‘之’字形少球形?
23.自然界是否存在七种对称性晶体?
24.能否解决强关联多电子系统的基态和元激发问题?
25.能否解决低维凝聚态物理新现象的理论问题?
26.何时能揭开狄拉克的大数之谜?
27.可观测宇宙的空间有多大?
28.宇宙中的暗物质是由什么粒子构成的?
29.为什么宇宙中反物质如此少?
30.反物质世界存在吗?
31.反物质能源能否实现?
32.可控轻核聚变能否实现?
33.激光热核反应的点火条件(劳森判据)能否达到?
34.常温核聚变能否实现?
35.冷核聚变能否实现?
36.薛定谔的猫是死还是活?
37.EPR之谜能否解决?
38.量子混沌确实存在吗?
39.高温超导的微观机理是什么?
40.可否发现室温超导体?
41.最后一个超重元素的质子数是多少?
42.热中子辐射俘获疑问的实质是什么?
43.原子核磁矩能否准确计算出来?
44.Gamow-Teller巨共振问题gA(核内核子)!=gA(自由核子)能否解决?
45.奇异电子峰是怎样形成的?
46.EMC效应能否解决?
47.质子自旋危机能否解决?
48.电子与核散射中,纵向响应形状因子问题能否解决?
49.有限核的结合能与能极能否一一准确算出来?
50.夸克-胶子等离子体(QGP)物质态是否真的存在?
51.双生子佯谬能否解决?
52.穿洞佯谬能否解决?
53.滑落佯谬能否解决?
54.柔绳佯谬能否解决?
55.直角杠杆佯谬能否解决?
56.静止长度上限佯谬能否解决?
57.运动物体视在形象佯谬能否解决?
58.长度缩短的应力效应佯谬能否解决?
59.超光速佯谬能否解决?
60.快子佯谬能否解决?
61.奥本海默佯谬能否解决?
62.奥伯斯佯谬能否解决?
63.宇宙种子磁场的来历是什么?
64.太阳中微子之谜能否解决?
65.中微子有无静止质量?
66.有无中微子振荡?
67.类星体的能源是什么?
68.黑洞何时可以露真容?
69.磁单极是否存在?
70.Higgs粒子是否存在?
71.质量的起源是什么?
72.真正的对称自发破损的机理是什么?
73.自由夸克能否直接在实验中被发现?
74.有无胶子球存在?
75.轴子,畴壁能否找到?
76.存在第四代基本粒子吗?
77.CP不守恒难题只能在中性K介子衰变中见到吗?
78.引起CP对称性破坏的力是什么?
79.e-u-t之谜何时能解开?
80.亚夸克结构仅仅是推测吗?
81.质子的寿命有多长?
82.电子有无结构?
83.光子有无结构?
84.真空的本质是什么?
85.有无奇异物质存在?
86.C,Ψ物理中的ρπ疑难能否解决?
87.是否存在中性,稳性,质量至少大于40GeV的超对称粒子?
88.究竟有无超弦?
89.虫洞究竟有没有?
90.时间机器能造出来吗?
91.引力能否用量子理论加以描述?
92.能否将引力和其他几种基本力统一起来?
93.自然界手征不对称起源的关键是什么?
94.宇宙会一直膨胀下去吗?
95.宇宙大爆炸的量子起源是什么?
96.大爆炸之前可能存在什么?
97.我们的宇宙是否有兄弟姐妹?
Ⅲ 物理学中有哪些未解决的问题
1. 什么是暗物质?
宇宙学家认为,只有大约5%的宇宙是可见的,由构成数十亿星系、恒星和行星(包括我们和其他一切事物)的桐拍普通物质组成。那么,这种不发光、约占宇宙25%的“暗物质”到底是什么呢?
2. 什么是暗能量?
宇宙中绝大部分的物质(70%)以一种未知能量的形式存在,这种能量被称为“暗能量”。这种神秘的、排斥引力的暗能量是什么,它可能暗示超越标准模型的新物理定律?
但是粒子如何决定它的位置和动量呢?这是否意味着对象、时间和地点仅仅是我们意识的工具,被投射为“实相”?
7. 这四种基本力量背后是否有一种超级力蔽模量?
支配宇宙的基本力有四种:引力、电磁力、强核力和弱核力。也许这些宇宙力量的运作方式与漫威的无限宝石相似:每一颗宝石都有自己的目的,但它们的六种力量可以通过无限Gauntlet一起获得。
物理学家认为这四种力是由一种更基本的力产生的,正因为如此,这四种力可能会合为一种超级力。