W 1900 roku brytyjski fizyk Lord Kelvin powiedział: „Nie ma nic nowego do odkrycia w fizyce. Pozostaje tylko dokonywać coraz dokładniejszych pomiarów”. Jednak począwszy od 1900 r., Przez ponad trzy dekady, naukowcy opracowali mechanikę kwantową, która okazała się niezgodna z ogólną teorią względności, co dało początek jednej z najgłębszych sprzeczności w fizyce.
Dziś żaden naukowiec nie odważyłby się twierdzić, że nasza fizyczna wiedza o wszechświecie jest bliska ukończenia. Wręcz przeciwnie, z każdym nowym odkryciem wydaje się, że jest tylko więcej nierozwiązanych kwestii. Naked Science przedstawia wybór największych nierozwiązanych zagadek fizyki.
Co to jest ciemna energia?
Wszechświat dalej rozszerza się coraz szybciej, mimo że przeciwdziała się głównej sile w nim działającej - sile przyciągania, czyli grawitacji. Biorąc to pod uwagę, astrofizycy zasugerowali, że istnieje niewidzialny czynnik, który przeciwdziała tej samej grawitacji. Nazywają to ciemną energią. W ogólnie przyjętym rozumieniu ciemna energia jest „stałą kosmologiczną”, niezbywalną właściwością samej przestrzeni, która ma „podciśnienie”. Im bardziej przestrzeń się rozszerza, tym bardziej ją (przestrzeń) jest tworzona, a wraz z nią ciemna energia. Na podstawie obserwowanych wskaźników wzrostu Wszechświata naukowcy doszli do wniosku, że ciemna energia musi stanowić co najmniej 70% całkowitej zawartości Wszechświata. Ale nadal nie jest jasne, co to jest i gdzie go szukać.
Zdjęcie: livescience.com
Film promocyjny:
Co to jest ciemna materia?
Oczywiście około 84% materii we wszechświecie nie pochłania ani nie emituje światła. Ciemnej materii nie można bezpośrednio zobaczyć. Jego istnienie i właściwości są ustalone przez grawitacyjny wpływ na widzialną materię, promieniowanie i zmiany w strukturze Wszechświata. Ta ciemna substancja przenika obrzeża Galaktyki i składa się z „słabo oddziałujących masywnych cząstek”. Do tej pory żaden z detektorów nie był w stanie wykryć tych cząstek.
Zdjęcie: livescience.com
Dlaczego istnieje „strzała czasu”? Czas płynie do przodu. Ten wniosek można wyciągnąć na podstawie właściwości wszechświata zwanej „entropią”, która jest definiowana jako poziom narastającego nieporządku. Nie ma sposobu, aby odwrócić wzrost entropii po tym, jak już się wydarzył. „Strzała czasu” to pojęcie, które opisuje czas jako linię prostą od przeszłości do przyszłości. „We wszystkich procesach istnieje wyznaczony kierunek, w którym procesy same przechodzą od stanu bardziej uporządkowanego do stanu mniej uporządkowanego”. Ale główne pytanie brzmi: dlaczego entropia była na niskim poziomie w momencie narodzin Wszechświata, kiedy stosunkowo niewielka przestrzeń była wypełniona kolosalną energią?
Zdjęcie: livescience.com
Czy istnieją wszechświaty równoległe?
Dowody astrofizyczne sugerują, że kontinuum czasoprzestrzenne może być raczej „płaskie” niż zakrzywione, co oznacza, że trwa w nieskończoność. Jeśli tak, to nasz wszechświat jest tylko jednym z nieskończenie dużego Multiverse. Według obliczeń przeprowadzonych w 2009 roku przez fizyków Andrieja Linde i Witalija Vanchurina, po Wielkim Wybuchu powstały wszechświaty od dziesięciu do dziesiątej do dziesiątej do siódmej potęgi (10 ^ 10 ^ 10 ^ 7). Partia. Wiele. Jeśli istnieją wszechświaty równoległe, jak moglibyśmy kiedykolwiek wykryć ich obecność?
Zdjęcie: livescience.com
Dlaczego materii jest znacznie więcej niż antymateria?
W rzeczywistości nie chodzi o to, dlaczego substancji jest więcej niż przeciwnie naładowanej antymaterii, ale dlaczego w ogóle coś istnieje. Niektórzy naukowcy przypuszczają, że po Wielkim Wybuchu materia i antymateria były symetryczne. Gdyby tak było, świat, który widzimy, zostałby natychmiast zniszczony - elektrony reagowałyby z antyelektronami, protonami - z anty-protonami itd., Pozostawiając jedynie ogromną liczbę „nagich” fotonów. Jednak z jakiegoś powodu materii jest znacznie więcej niż antymaterii, co pozwala nam wszystkim istnieć. Nie ma na to ogólnie przyjętego wyjaśnienia.
Zdjęcie: livescience.com
Jak mierzyć zapadanie się funkcji fal kwantowych?
W dziwnej dziedzinie fotonów, elektronów i innych cząstek elementarnych mechanika kwantowa jest prawem. Cząsteczki nie zachowują się jak małe kulki, działają jak fale rozchodzące się po ogromnych obszarach. Każda cząstka jest opisana funkcją falową, która wskazuje jej możliwe położenie, prędkość i inne właściwości. W rzeczywistości cząstka ma szereg wartości dla wszystkich właściwości, dopóki nie zostanie zmierzona eksperymentalnie. W momencie wykrycia funkcja falowa „załamuje się”. Ale jak i dlaczego pomiary cząstek w rzeczywistości, którą postrzegamy, zapadają się z powodu ich funkcji falowej? Kwestia problemu pomiaru może wydawać się ezoteryczna, ale wciąż musimy zbliżyć się do zrozumienia, czym jest nasza rzeczywistość i czy w ogóle istnieje.
Zdjęcie: livescience.com