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物理界十大難題 物理學未解之謎有哪些 世界未解物理難題盤點

本文章由 MAIGOO榜單研究員855號 上傳提供 2025-02-24 評論 0
在物理學領域有著不少未解之謎,其中一些難題令眾多物理學家困擾。如:暗能量是什么?宇宙的終極命運是什么?為什么物質比反物質多?以及測量如何破壞量子波函數等,這些難題也被認為是目前物理界最著名的難題。除此之外,你還知道哪些物理未解之謎?本文就跟大家分享下物理界十大難題,快和maigoo小編一起來了解下吧!
十大物理學難題
  • 暗能量是什么?

    在物理宇宙學中,暗能量是一種充溢空間的、增加宇宙膨脹速(su)度(du)的(de)(de)(de)難以(yi)察覺的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)形式。暗(an)(an)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)假說(shuo)是當(dang)今對宇宙加(jia)速(su)膨脹的(de)(de)(de)觀測結果(guo)的(de)(de)(de)解釋中(zhong)最為流行的(de)(de)(de)一(yi)種。暗(an)(an)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)傾向于增加(jia)宇宙膨脹速(su)度(du)。在最廣泛接受的(de)(de)(de)暗(an)(an)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)模型中(zhong),它是一(yi)個“宇宙常(chang)數(shu)”:空(kong)間(jian)本身的(de)(de)(de)固有屬性,它具有“負壓力”驅動(dong)空(kong)間(jian)。隨(sui)著空(kong)間(jian)的(de)(de)(de)擴大,更多的(de)(de)(de)空(kong)間(jian)被(bei)創造出來,隨(sui)之而來的(de)(de)(de)是更多的(de)(de)(de)暗(an)(an)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)。近幾年完成的(de)(de)(de)關于超過20萬座星系(xi)的(de)(de)(de)調查(cha),似(si)乎確(que)定了暗(an)(an)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)存在。但是,物(wu)(wu)理(li)學(xue)者(zhe)仍舊無(wu)法精確(que)地描述與解釋暗(an)(an)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)性質(zhi)。所以(yi)暗(an)(an)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)到底(di)什么,成為物(wu)(wu)理(li)世(shi)紀難題。

  • 宇宙的終極命運是什么?

    物理(li)學未解之謎有哪(na)些?想必不少人同Maigoo小編一(yi)樣,對(dui)這個問(wen)題十分(fen)耳熟。宇(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)終(zhong)極命運是(shi)物理(li)宇(yu)宙(zhou)(zhou)學中一(yi)個主要的(de)議題。幾乎可以(yi)肯定的(de)是(shi),地球終(zhong)將(jiang)(jiang)(jiang)會(hui)(hui)死(si)亡,然(ran)而(er)不確定的(de)是(shi),宇(yu)宙(zhou)(zhou)本(ben)身何(he)時會(hui)(hui)死(si)亡,以(yi)及如何(he)死(si)亡。我們唯(wei)一(yi)能(neng)確定的(de)是(shi),未來它將(jiang)(jiang)(jiang)會(hui)(hui)發生。一(yi)些科學家認(ren)為宇(yu)宙(zhou)(zhou)將(jiang)(jiang)(jiang)會(hui)(hui)在“熱(re)寂”中毀(hui)滅,而(er)“熱(re)寂”將(jiang)(jiang)(jiang)會(hui)(hui)使不同物體間的(de)熱(re)量差(cha)異變(bian)為零。最終(zhong),整個宇(yu)宙(zhou)(zhou)將(jiang)(jiang)(jiang)會(hui)(hui)在絕對(dui)零度(du)以(yi)上的(de)溫(wen)度(du)(-459.67華氏度(du))中凍結。也(ye)有“大(da)擠(ji)壓”理(li)論(lun),“大(da)變(bian)動(dong)”理(li)論(lun)或者(zhe)宇(yu)宙(zhou)(zhou)“大(da)撕(si)裂”,暗(an)能(neng)量會(hui)(hui)膨(peng)脹,變(bian)得更(geng)大(da),把(ba)銀河撕(si)成(cheng)碎片?

  • 為什么物質比反物質多?

    在(zai)宇(yu)宙中,為什么(me)偵測實驗結(jie)果顯(xian)示,物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)比反物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)多(duo)(duo)很多(duo)(duo)?人(ren)們假設宇(yu)宙會(hui)對稱地(di)對待物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)和反物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi),因此(ci),在(zai)大爆(bao)炸應該制造出等量的(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)和反物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)。如果發(fa)生這(zhe)種(zhong)情況,這(zhe)兩種(zhong)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)就(jiu)會(hui)完全湮(yin)滅(mie)。但(dan)是,宇(yu)宙的(de)狀況并(bing)不是這(zhe)樣。在(zai)大爆(bao)炸發(fa)生之后,一(yi)定(ding)有(you)某(mou)些(xie)物(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)定(ding)律不平等地(di)作用于物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)與反物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi),才會(hui)導(dao)致有(you)多(duo)(duo)余的(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)沒有(you)被湮(yin)滅(mie)。那么(me)這(zhe)些(xie)物(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)定(ding)律為何?在(zai)最初宇(yu)宙是否有(you)某(mou)些(xie)作用力存在(zai),但(dan)是后來隨著(zhu)宇(yu)宙演化(hua),這(zhe)些(xie)作用力已(yi)消失無(wu)蹤?對此(ci),沒有(you)公認的(de)合理(li)解釋。它也(ye)成為世(shi)界最難(nan)物(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)難(nan)題。

  • 測量如何破壞量子波函數?

    在電子(zi)(zi)(zi)、光子(zi)(zi)(zi)和(he)其(qi)他基本粒(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)奇異領域,量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)力學是定(ding)律(lv)。根(gen)據量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)理論(lun),粒(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)行(xing)為常(chang)常(chang)像波(bo)(bo),用于描述粒(li)子(zi)(zi)(zi)行(xing)為的(de)“波(bo)(bo)函數”預測(ce)一(yi)(yi)個粒(li)子(zi)(zi)(zi)可(ke)能的(de)特性,諸如(ru)它(ta)的(de)位置和(he)速度,而非確定(ding)的(de)特性。當我們(men)進行(xing)測(ce)量(liang)(liang)時(shi),波(bo)(bo)函數發(fa)生坍(tan)縮,原本的(de)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)態概(gai)率性地確定(ding)為單一(yi)(yi)結果。這種坍(tan)縮機制解(jie)釋了為什么測(ce)量(liang)(liang)會影響結果,但為何和(he)如(ru)何發(fa)生仍然是個謎(mi)。這一(yi)(yi)謎(mi)團被稱為“測(ce)量(liang)(liang)問題”,它(ta)是量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)力學中最根(gen)本的(de)問題之(zhi)一(yi)(yi),亦(yi)是十(shi)大物理學難題之(zhi)一(yi)(yi)。

  • 為什么會有時間之箭?

    這個(ge)問題(ti)(ti)也是(shi)(shi)物(wu)理(li)學未解決的(de)(de)難題(ti)(ti)之一(yi)。物(wu)理(li)學在(zai)微觀(guan)(guan)的(de)(de)層次幾乎完(wan)全(quan)是(shi)(shi)時(shi)(shi)間(jian)(jian)對稱(cheng)的(de)(de),但是(shi)(shi)在(zai)宏觀(guan)(guan)層次表明(ming)時(shi)(shi)間(jian)(jian)存(cun)在(zai)著明(ming)顯的(de)(de)方(fang)向(xiang)性(xing)。而我們通常所說的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)之箭(jian)(即時(shi)(shi)間(jian)(jian)箭(jian)頭),就是(shi)(shi)用于描述這種不對稱(cheng)的(de)(de)現象(xiang)。由于這些物(wu)理(li)規律是(shi)(shi)非時(shi)(shi)間(jian)(jian)對稱(cheng)的(de)(de),因而可在(zai)物(wu)理(li)學上據此(ci)明(ming)確地(di)指出時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)方(fang)向(xiang)。而時(shi)(shi)間(jian)(jian)在(zai)前進(jin),是(shi)(shi)因為(wei)宇宙的(de)(de)一(yi)個(ge)屬性(xing)叫做“熵(shang)”,粗略地(di)定義(yi)為(wei)無(wu)序(xu)程度(du),它(ta)只會增加,所以(yi)在(zai)它(ta)發生后,沒有(you)辦法逆(ni)轉熵(shang)的(de)(de)上升。熵(shang)增加的(de)(de)事實是(shi)(shi)一(yi)個(ge)邏輯(ji)問題(ti)(ti):粒子(zi)的(de)(de)無(wu)序(xu)排列比有(you)序(xu)排列要多,因此(ci)隨著事物(wu)的(de)(de)變(bian)化,它(ta)們往(wang)往(wang)會陷入(ru)混亂。但這里潛(qian)在(zai)的(de)(de)問題(ti)(ti)是(shi)(shi),為(wei)什么(me)宇宙從一(yi)開始(shi)就如此(ci)有(you)序(xu)?即為(wei)什么(me)會有(you)時(shi)(shi)間(jian)(jian)之箭(jian)?

  • 黑洞內部會發生什么?

    如果一個物體被吸入黑洞會發生什么?根據目前的理論,如果你把一個探測器扔進一個黑洞,你是無法取回任何信息的。這是因為黑洞的引力是如此之強,以至于它的逃逸速度比光速還快——而光是最快的東西。根據量子力學,信息是不會從宇宙中消失的。但是根據霍金的計算,黑洞輻射中并不包括任何黑洞內部的信息。一旦黑洞蒸發殆盡,黑洞內部的信息便會隨著黑洞的消失而消失,這與量子力學相矛盾。盡管科學家們進行了大量的(de)研(yan)究,但黑洞(dong)內部的(de)具體(ti)情況(kuang)仍然(ran)是(shi)未(wei)知的(de),因為目前還沒有理論或技術能(neng)夠描述或觀測(ce)黑洞(dong)內部的(de)情況(kuang)。

  • 質子的壽命有多長?

    以前,人們(men)普遍認為質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)是(shi)(shi)非常穩(wen)定,它永遠不會(hui)(hui)分(fen)裂成更小的顆粒。然而(er),在(zai)上世紀70年(nian)代,物理學家認識到,他(ta)們(men)提出(chu)的“大一(yi)統理論”暗示:質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)必須是(shi)(shi)不穩(wen)定的。只(zhi)要有足夠的時間,在(zai)極其偶然的情(qing)況下,質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)是(shi)(shi)會(hui)(hui)分(fen)裂的。盡管實驗(yan)(yan)人員多年(nian)來一(yi)直(zhi)在(zai)地下實驗(yan)(yan)室中(zhong)尋找質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)分(fen)裂的證據,但至今仍(reng)未觀(guan)測(ce)到質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)的死亡率,這表明質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)的壽命極長,可(ke)能超過了10億(yi)億(yi)億(yi)年(nian)。因此,對于質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)的壽命有多長,還(huan)需要進一(yi)步的研究(jiu)和實驗(yan)(yan)驗(yan)(yan)證。

  • 自然界是超對稱的嗎?

    “大統一理(li)(li)論(lun)”指出:構成(cheng)我(wo)們(men)常見物質(zhi)的(de)(de)粒子如質(zhi)子、電子,與(yu)傳遞作用力的(de)(de)粒子——玻色子,會存在一種稱(cheng)作“超(chao)(chao)對(dui)稱(cheng)”的(de)(de)關系。目前該(gai)對(dui)稱(cheng)性尚未在自(zi)然界中被觀測到(dao)(dao)。物理(li)(li)學家(jia)認為這(zhe)種對(dui)稱(cheng)性是(shi)自(zi)發破(po)缺的(de)(de)。如果理(li)(li)論(lun)是(shi)正(zheng)確的(de)(de),宇宙就(jiu)是(shi)超(chao)(chao)對(dui)稱(cheng)的(de)(de),那么就(jiu)必須解釋(shi)我(wo)們(men)現在為什么觀測不到(dao)(dao)這(zhe)種對(dui)稱(cheng)性。而超(chao)(chao)對(dui)稱(cheng)性又是(shi)如何破(po)滅的(de)(de)呢?這(zhe)也(ye)成(cheng)為了十大物理(li)(li)學未解之謎。

  • 多重宇宙是否真的存在?

    多(duo)元宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)是(shi)(shi)一(yi)個理(li)論上的(de)(de)(de)(de)無限個或有(you)限個可能(neng)的(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)集(ji)合,包括了一(yi)切存(cun)在(zai)(zai)和可能(neng)存(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)事物(wu):所有(you)的(de)(de)(de)(de)空間(jian)、時間(jian)、物(wu)質(zhi)、能(neng)量以(yi)及描述它們的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)定(ding)律和物(wu)理(li)常數。通俗來講,多(duo)重宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)就是(shi)(shi)指宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)間(jian)存(cun)在(zai)(zai)許多(duo)個不同的(de)(de)(de)(de)并行(xing)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou),這些宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)和我們所生活的(de)(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)一(yi)樣真實(shi)存(cun)在(zai)(zai),但卻(que)獨(du)立于彼此,每(mei)個宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)都有(you)自己獨(du)特的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)規律和初始條件。值得maigoo小編一(yi)提的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi),多(duo)重宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)概念早在(zai)(zai)20世紀50年代(dai)就被物(wu)理(li)學(xue)家們提出,并在(zai)(zai)隨(sui)后(hou)的(de)(de)(de)(de)幾(ji)十年里不斷(duan)得到完(wan)善。盡管我們目(mu)前還(huan)沒有(you)確鑿證據(ju)來證實(shi)多(duo)重宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai),但這一(yi)假設激發了科學(xue)家們的(de)(de)(de)(de)極(ji)大興趣,并已成(cheng)為當今物(wu)理(li)學(xue)研究的(de)(de)(de)(de)重要領域之一(yi)。

  • M理論的基本自由度是多少?

    而提議的(de)(de)(de)(de)理(li)論(lun)(lun)(lun),M理(li)論(lun)(lun)(lun)希望能藉由單(dan)(dan)一(yi)個(ge)理(li)論(lun)(lun)(lun)來解釋所(suo)有物(wu)(wu)質與能源的(de)(de)(de)(de)本質與交互(hu)關系。但(dan)是對年來,M理(li)論(lun)(lun)(lun)最大的(de)(de)(de)(de)弱(ruo)點是它有5個(ge)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)版本。到(dao)底哪一(yi)個(ge)描(miao)述了宇宙?在M理(li)論(lun)(lun)(lun)前,所(suo)有的(de)(de)(de)(de)亞原子都被說成是由微小的(de)(de)(de)(de)超弦組(zu)(zu)成的(de)(de)(de)(de)。M理(li)論(lun)(lun)(lun)組(zu)(zu)成亞原子的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)質增加了一(yi)種叫(jiao)做“膜”的(de)(de)(de)(de)更(geng)(geng)為神秘的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)質,它就像生理(li)學上的(de)(de)(de)(de)膜一(yi)樣,但(dan)最多有9個(ge)維數度。現在的(de)(de)(de)(de)問題(ti)(ti)是,什么是更(geng)(geng)基本的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)質組(zu)(zu)成單(dan)(dan)位(wei),是膜組(zu)(zu)成了弦還是剛好(hao)相反?或者另外存在著一(yi)些更(geng)(geng)基本的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)質單(dan)(dan)位(wei),只(zhi)是人(ren)們沒有想到(dao)罷了?最后,這(zhe)兩(liang)種東西中是否(fou)有一(yi)種確實存在?這(zhe)些問題(ti)(ti)都依(yi)舊值得深入和探(tan)討(tao)。

世界十大未解物理難題榜單,CNpp小編主要依據其在物理學界的知名度、影響力、涉及行業/方向、評論、網絡指數等多項指標,并綜合參考互聯網相關排行榜進行總結。榜單僅供參考,數據截至2024年1月11日,如有疑問,歡迎在末尾評論/交流。
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