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人類迄今為止仍然未解的10大物理學難題

為什么反物質的數量比物質更少?

1 為什么反物質的數量比物質更少?

對于每種類型的粒子,都有一個具有相同性質,但電荷相反的的雙重反粒子存在。如果物質與反物質相遇,則兩者立即飛灰湮滅。

如果反物質和物質具有相同的性質,為什么宇宙當中的物質與反物質數量不是相等?

暗物質是什么?

2 暗物質是什么?

宇宙學家認為,宇宙只有約5%是可見的,它們由數十億個星系,恒星和行星組成,包括我們的銀河系。

那么“暗物質”究竟是什么?暗物質不發光,它們在占宇宙中所占比例大約25%。

什么是暗能量?

3 什么是暗能量?

宇宙中絕大部分的內容(70%)是以未知能量的形式存在,我們稱之為“暗能量”。

暗能量究竟是什么?我們對這種神秘的,反重力形式存在,不符合標準物理規律的物質幾乎一無所知。

平行宇宙真的存在嗎?

4 平行宇宙真的存在嗎?

一些天體物理學家認為,可見的宇宙只不過是無數的宇宙類型之一。

根據量子物理學理論,有限數量的粒子排列會在多元宇宙中一再重復。

這意味著,在平行宇宙中,我們世界會存在精確的副本(包括你自己!),可能會有兩個或者無限多的副本!

但是,我們為止還沒有發現平行宇宙的存在。

宇宙的終極結局是什么?

5 宇宙的終極結局是什么?

如果宇宙大爆炸理論無法得到進一步證實,宇宙的最終命運可能很難找到答案。

有很多設想:比如宇宙大崩潰,宇宙大冰凍,宇宙大裂開,這些理論設想都試圖預測宇宙的最后場景,但我們沒有確定的答案。

目前來講,人類文明(和任何具有智慧外星人生命而言),宇宙的最終時刻來臨之前,我們可能早就不再了。

但時間不會結束,是嗎?

為什么時間顯示為線性?

6 為什么時間顯示為線性?

時間,如牛頓所定義,在物理學上是一個常數。牛頓力學按時間順序組織時刻或事件的順序。

但科學證據表明,時間是循環的和非線性的;理論上,時間可以減緩,停止或逆轉。

為什么時間給人的印象是流動,線性和不可逆轉的?

意識如何影響現實?

7 意識如何影響現實?

如果你想考驗一個量子物理學家或科學哲學家的水平,就要提出“測量問題”。

簡單地說,如果有一個觀察者測量一個粒子,該粒子只占有一個特定的位置;這就是“測量”或“觀察”問題。

這意味著,一個粒子其實可以在所有位置存在,直到一個人決定在自己的時空去觀察它。換句話說,觀察的行為會影響或創造現實

但是,一個粒子如何決定其位置和動量?這是否意味著物體對象,時間和地點只是我們意識的工具,而被我們自己稱為“現實”?

弦理論

8 弦理論站得住腳嗎?

在物理學研究當中,弦理論理論被稱為“萬有理論”,它可以使相對論與量子物理學相協調,并將宇宙整體描述出來。

弦理論用一段段“能量弦線”做為最基本單位,以說明宇宙里所有微觀粒子,比如電子、質子以及夸克,這些粒子都由這一維的“能量線”所組成。

對于弦理論的方程式,它們需要10到11個維度,弦理論所描述的振動“弦”是如此之小(原子核的大小的十億分之一),這使得該理論很難被驗證。

宇宙到底是有秩序的混亂還是混亂的秩序?

9 宇宙到底是有秩序的混亂還是混亂的秩序

宇宙中混亂的本質是什么?例如,我們擁有的相當高級的數學知識,數據和處理能力,但我們仍然無法準確預測天氣。

也許在明顯的無序之下,隱藏著一個非常嚴格的秩序,一個遵循物理學的混亂系統,這種系統長期來說是不可預測的。

也許我們只是沒有用對正確的數學方法。

4個基本力背后有超級力的存在嗎?

10 在4個基本力背后有超級力的存在嗎?

宇宙有四個基本力:重力,電磁力,強核力和弱核力。

物理學家認為,這4個力量是由一個更基本的力量造就的,而這4種力又形成這個超級力。他們還假設,可以使用粒子加速器將至少三個力(除了重力)統一起來,但是,到目前為止,即使將世界上所有可用的能量利用起來,都不夠獲得實現這種實驗的力。

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