A fizika aktuális kérdései. Fizikai problémák

Elméleti problémák Beszúrás a Wikipédiából Psychedelic – 2013. augusztus Az alábbiakban felsoroljuk a modern fizika megoldatlan problémáit. E problémák némelyike ​​elméleti jellegű, ami azt jelenti, hogy a meglévő elméletek nem képesek megmagyarázni bizonyos dolgokat

14. FEJEZET MEGOLDÁS EGY PROBLÉMA KERESÉSÉBEN, VAGY SOK PROBLÉMA UGYANAZON MEGOLDÁSSAL? A LÉZEREK ALKALMAZÁSAI 1898-ban Wells a Világok háborúja című könyvében elképzelte a Föld elfoglalását a marslakók által, akik halálsugarakat használtak, amelyek könnyen áthatoltak a téglákon, égethetik az erdőket és

II. Társadalmi oldal probléma A probléma ezen oldala kétségtelenül a legfontosabb és legérdekesebb. Tekintettel nagy összetettségére, itt csak a legáltalánosabb szempontokra szorítkozunk. A globális gazdaságföldrajz változásai Mint fentebb láttuk, a költségek

1.2. Az ACO-probléma csillagászati ​​vonatkozásai Az aszteroida-üstökös veszély jelentőségének felmérésének kérdése elsősorban a lakossági ismereteinkhez kapcsolódik. Naprendszer kis testek, különösen azok, amelyek összeütközhetnek a Földdel. Ilyen tudást ad a csillagászat.

Új problémák a kozmológiában Térjünk vissza a nemrelativisztikus kozmológia paradoxonaihoz. Emlékezzünk vissza, hogy a gravitációs paradoxon oka az, hogy a gravitációs hatás egyértelmű meghatározásához vagy az egyenletek nem elegendőek, vagy nincs mód a helyes beállításra.

9. fejezet: Az egyesülés problémái 1947-ben Bryce DeWitt, aki éppen most végzett az érettségivel, találkozott Wolfgang Paulival, és elmondta, hogy a gravitációs mező kvantálásán dolgozik. DeWitt nem értette, miért a 20. század két nagy koncepciója - a kvantumfizikaés általános elmélet

Bármilyen fizikai elmélet, amely ellentmond

az emberi lét nyilvánvalóan rossz.

P. Davis

Amire szükségünk van, az a fizika darwini szemlélete, a fizika evolúciós szemlélete, a fizika biológiai szemlélete.

I. Prigogine

1984-ig a legtöbb tudós hitt az elméletben szuperszimmetria (szupergravitáció, szuperképességek) . Lényege, hogy minden részecske (anyagrészecskék, gravitonok, fotonok, bozonok és gluonok) - különböző típusok egy "szuper részecske".

Az energia csökkenésével ez a „szuperrészecske” vagy „szupererő” különböző köntösben, erős és gyenge kölcsönhatásként, elektromágneses és gravitációs erőként jelenik meg előttünk. De ma a kísérlet során még nem érték el az elmélet teszteléséhez szükséges energiákat (a Naprendszer méretű ciklotronra van szükségünk), de számítógépen történő ellenőrzés több mint 4 évig tartana. S. Weinberg úgy véli, hogy a fizika egy olyan korszakba lép, amikor a kísérletek már nem képesek alapvető problémákra fényt deríteni (Davis 1989; Hawking 1990: 134; Nalimov 1993: 16).

A 80-as években. népszerűvé válik húrelmélet . P. Davis és J. Brown szerkesztette 1989-ben, egy jellegzetes címû könyv jelent meg Szuperhúrok: Mindennek elmélete ? Az elmélet szerint a mikrorészecskék nem pontobjektumok, hanem vékony húrdarabok, amelyeket hosszúságuk és nyitottságuk határoz meg. A részecskék hullámok, amelyek húrokon haladnak, mint a hullámok egy kötélen. A részecske kibocsátása kapcsolat, a hordozó részecske abszorpciója elválasztás. A Nap egy szál mentén futó gravitonon keresztül hat a Földre (Hawking 1990: 134-137).

Kvantumtér elmélet új kontextusba helyezte elmélkedéseinket az anyag természetéről, megoldotta az üresség problémáját. Arra késztetett, hogy a „láthatóról”, vagyis a részecskékről a láthatatlanra, vagyis a mezőre tereljük a tekintetünket. Az anyag jelenléte csak a mező gerjesztett állapota egy adott pontban. A kvantumtér fogalmához eljutva a fizika megtalálta a választ arra a régi kérdésre, hogy miből áll az anyag - atomokból vagy a mindennek mögöttes kontinuumból. A mező egy minden Pr-t átható kontinuum, amely ennek ellenére egyik megnyilvánulásában, vagyis részecskék formájában kiterjedt, „szemcsésnek” tűnő szerkezettel rendelkezik. A modern fizika kvantumtérelmélete megváltoztatta az erők fogalmát, segít a szingularitás és az üresség problémáinak megoldásában:

a szubatomi fizikában nincsenek távolról ható erők, azokat a részecskék közötti kölcsönhatások váltják fel, amelyek mezők közvetítésével jönnek létre, vagyis más részecskék, nem erő, hanem kölcsönhatás;

el kell hagyni az ellenzéki "anyagi" részecskéket - az ürességet; a részecskék a Pr-hez kapcsolódnak, és nem tekinthetők attól elkülönítve; a részecskék befolyásolják a Pr szerkezetét, nem független részecskék, hanem csomók egy végtelen mezőben, amely áthatja a Pr egészét;

univerzumunk abból született szingularitások, vákuum instabilitása;

a mező mindig és mindenhol létezik: nem tűnhet el. A mező minden anyagi jelenség hordozója. Ez az „üresség”, amelyből a proton π-mezonokat hoz létre. A részecskék megjelenése és eltűnése csak a térmozgás formái. A mezőelmélet azt állítja a részecskék vákuumból történő létrehozása és a részecskék vákuummá történő átalakulása folyamatosan történik... A legtöbb fizikus a vákuum dinamikus lényegének és önszerveződésének felfedezését tartja a modern fizika egyik legfontosabb vívmányának (Capra 1994: 191-201).

De vannak megoldatlan problémák is: felfedezték a vákuumszerkezetek ultraprecíz önkonzisztenciáját, amelyen keresztül a mikrorészecskék paraméterei fejeződnek ki. A vákuumszerkezeteket 55 tizedesjegy pontossággal kell összeilleszteni. A vákuum eme önszerveződése mögött egy új típusú, számunkra ismeretlen törvényszerűség húzódik meg. A 35. antropikus elv ennek az önszerveződésnek, szuperhatalomnak a következménye.

S-mátrix elmélet hadronokat ír le, az elmélet kulcsfogalmát W. Heisenberg javasolta, ennek alapján a tudósok matematikai modellt építettek fel az erős kölcsönhatások leírására. Az S-mátrix azért kapta a nevét, mert a hadroni reakciók teljes halmazát végtelen sejtsorozat formájában mutatták be, amelyet a matematikában mátrixnak neveznek. Az "S" betű ennek a mátrixnak a teljes nevéből - szórómátrix - maradt fenn (Capra 1994: 232-233).

Ennek az elméletnek fontos újítása, hogy a tárgyakról az eseményekre helyezi át a hangsúlyt, nem a részecskéket, hanem a részecskék reakcióit vizsgálják. Heisenberg szerint a világ nem különböző tárgycsoportokra, hanem az interkonverziók különböző csoportjaira oszlik. Minden részecskét a reakciók hálózatának közbenső szakaszaként értünk. Például a neutronról kiderül, hogy egy láncszem az interakciók hatalmas hálózatában, az „események összefonódásának” hálózatában. Egy ilyen hálózatban az interakciók nem határozhatók meg 100%-os pontossággal. Csak valószínűségi jellemzőknek tulajdoníthatók.

Dinamikus kontextusban a neutron tekinthető a proton (p) és pion () „kötött állapotának”, amelyből keletkezett, valamint a  és  részecskék kötött állapotának is. amelyek bomlása következtében keletkeznek. A hadronikus reakciók az energiaáramlás, amelyben a részecskék megjelennek és eltűnnek (Capra 1994: 233-249).

Az S-mátrix elmélet továbbfejlesztése vezetett a megalkotásához bootstrap hipotézis , amelyet J. Chu terjesztett elő. A bootstrap hipotézis szerint az Univerzum egyetlen részének tulajdonságai sem alapvető természetűek, mindegyiket a hálózat többi részének tulajdonságai határozzák meg, amelyek általános szerkezetét az összes összekapcsolódás egyetemes konzisztenciája határozza meg. .

Ez az elmélet tagadja az alapvető esszenciákat (az anyag „építőköveit”, állandókat, törvényeket, egyenleteket), az Univerzumot egymással összefüggő események dinamikus hálózataként értelmezik.

A legtöbb fizikussal ellentétben Chu nem álmodik egyetlen döntő felfedezésről, feladatát az egymáshoz kapcsolódó fogalmak hálózatának lassú és fokozatos létrehozásában látja, amelyek közül egyik sem alapvetőbb a többinél. A bootstrap részecskeelméletben nincs folyamatos Pr-Bp. A fizikai valóságot izolált események formájában írják le, ok-okozati összefüggésben, de nem íródnak bele a folyamatos Pr-Vr-be. A bootstrap hipotézis annyira idegen a hagyományos gondolkodástól, hogy a fizikusok kisebb része elfogadja. A legtöbben az anyag alapvető alkotóelemeit keresik (Capra 1994: 258-277, 1996: 55-57).

Az atom- és szubatomi fizika elméletei feltárták az anyag létezésének különböző aspektusainak alapvető összekapcsolódását, rájöttek, hogy az energia tömegbe kerülhet, és azt sugallja, hogy a részecskék inkább folyamatok, mint tárgyak.

Bár az anyag elemi alkotóelemeinek keresése a mai napig tart, a fizikában egy másik irány mutatkozik meg, amely abból indul ki, hogy az univerzum szerkezete nem redukálható semmilyen alapvető, elemi, véges egységre (alapvető mezők, „elemi” részecskék). . A természetet önkonzisztenciában kell érteni. Ez az elképzelés az S-mátrix elmélettel összhangban merült fel, és később a bootstrap hipotézis alapját képezte (Nalimov 1993: 41-42; Kapra 1994: 258-259).

Chu azt remélte, hogy elméletének logikai koherenciája alapján szintetizálja a kvantumelmélet alapelveit, a relativitáselméletet (a makroszkopikus Pr-Bp fogalmát), a megfigyelési és mérési jellemzőket. Egy hasonló programot D. Bohm fejlesztett ki és hozott létre implicit elmélete rendelés . Ő találta ki a kifejezést hideg mozgás , amely az anyagi entitások alapjának jelölésére szolgál, és figyelembe veszi az egységet és a mozgást egyaránt. Bohm kiindulópontja az „oszthatatlan teljesség” fogalma. A kozmikus szövetet implicit, hajtogatott rend jellemzi, amely egy hologram hasonlatával írható le, amelyben minden rész az egészet tartalmazza. Ha a hologram minden részét megvilágítja, a teljes kép visszaáll. Az implicitív rend bizonyos látszata mind a tudatban, mind az anyagban benne rejlik, így elősegítheti a köztük lévő kapcsolatot. A tudatban talán az egész anyagi világ összeomlott(Bohm 1993: 11; Capra 1996: 56)!

Chu és Bohm fogalmai a tudatnak minden dolgok általános összefüggésébe való beemelését jelentik. Logikai végkövetkeztetésükhöz vezetve kikötik, hogy a tudat létezése a természet minden más aspektusának létezésével együtt szükséges az egész önkonzisztenciájához (Capra 1994: 259, 275).

Olyan filozófiai elme-anyag probléma (a megfigyelő problémája, a szemantikai és a fizikai világ kapcsolatának problémája) a filozófusok elől „menekülve” a fizikában komoly problémává válik, ez a következők alapján ítélhető meg:

A pánpszichizmus eszméinek újjáélesztése, miközben megpróbálja megmagyarázni a mikrorészecskék viselkedését, R. Feynman azt írja 36, ​​hogy a részecske „dönt”, „felülvizsgál”, „szagol”, „szagol”, „a helyes utat járja” (Feynman et al. 109 (1966);

a kvantummechanikában az alany és az objektum elválasztásának lehetetlensége (W. Heisenberg);

erős antropikus elv a kozmológiában, amely az élet, az ember tudatos megteremtését feltételezi (D. Carter);

hipotézisek a tudat gyenge formáiról, a kozmikus tudatról (Nalimov 1993: 36-37, 61-64).

A fizikusok megpróbálják beépíteni a tudatot a fizikai világ képébe. P. Davis, J. Brown könyvében Szellem az atomban beszél a mérési folyamat szerepéről a kvantummechanikában. A megfigyelés azonnal megváltoztatja a kvantumrendszer állapotát. A kísérletező mentális állapotának változása visszacsatolásba kerül a laboratóriumi berendezésekkel, ill.  , kvantumrendszerrel, állapotát megváltoztatva. J. Jeans szerint a természet és a matematikailag gondolkodó elménk ugyanazon törvények szerint működik. V.V. Nalimov párhuzamot talál két világ, a fizikai és a szemantikai világ leírásában:

kicsomagolt fizikai vákuum - a részecskék spontán létrehozásának lehetősége;

kicsomagolt szemantikai vákuum - szövegek spontán létrehozásának lehetősége;

a vákuum kibontása a részecskék születése és a szövegek létrejötte (Nalimov 1993: 54-61).

V.V. Nalimov a tudomány széttagoltságának problémájáról írt. Meg kell szabadulni az univerzum leírásának azon lokalitásától, amelyben a tudóst csak szűk szakterülete keretein belül egy bizonyos jelenség tanulmányozása foglalkoztatja. Vannak folyamatok, amelyek hasonló módon zajlanak különböző szinteken Az Univerzumról és azokról, akiknek egyetlen, átfogó leírásra van szükségük (Nalimov 1993: 30).

A világ modern fizikai képe azonban egyelőre még alapvetően nem teljes: a fizika legnehezebb problémája az az egyes elméletek kombinálásának problémája, például a relativitáselmélet nem tartalmazza a bizonytalansági elvet, a gravitáció elmélete nem szerepel a 3 kölcsönhatás elméletében, a kémiában nem veszik figyelembe az atommag szerkezetét.

A 4 típusú kölcsönhatás egyetlen elméletének keretein belüli egységesítés problémája sem oldódott meg. Egészen a 30-as évekig. úgy gondolták, hogy makroszinten kétféle erő létezik - gravitációs és elektromágneses, de gyenge és erős nukleáris kölcsönhatásokat fedeztek fel. A világot a protonban és a neutronban fedezték fel (az energiák küszöbe magasabb, mint a csillagok középpontjában). Felfedeznek más „elemi” részecskéket?

A fizikai elméletek kombinálásának problémája összefügg a nagy energiák elérésének problémája . Nem valószínű, hogy a gyorsítók belátható időn belül áthidalják a szakadékot a Planck-energia (nagyobb mint 10 18 giga elektronvolt) és a jelenleg a laboratóriumban elért eredmények között.

A szupergravitáció elméletének matematikai modelljeiben felmerül végtelen probléma . A mikrorészecskék viselkedését leíró egyenletekben végtelen számokat kapunk. Van ennek a problémának egy másik aspektusa is – a régi filozófiai kérdések: a Pr-Vr-ben lévő világ véges vagy végtelen? Ha az Univerzum a Planck-dimenziók szingularitásából tágul, akkor hol tágul – üregbe, vagy a mátrix nyúlik? Mi övezte a szingularitást - ez a végtelenül kicsi pont az infláció kezdete vagy a Megaverzumból „kipördült” világunk előtt?

A húrelméletekben a végtelenek is konzerváltak, de van többdimenziós probléma Pr-Vr, például az elektron egy kis Planck hosszúságú rezgő húr 6-dimenziós, sőt 27-dimenziós Pr-ben. Vannak más elméletek is, amelyek szerint a Pr-ünk valójában nem 3-dimenziós, hanem például 10-dimenziós. Feltételezzük, hogy a 3 (x, y, z) kivételével minden irányban Pr egy nagyon vékony csőbe van tekerve, „tömörítve”. Ezért csak 3 különböző, egymástól független irányba mozoghatunk, és a Pr 3-dimenziósnak tűnik számunkra. De ha más intézkedések is vannak, miért csak 3 Pr és 1 Bp intézkedést alkalmaznak? S. Hawking a különböző dimenziókban való utazást egy fánk példáján szemlélteti: a fánk felületén egy 2-dimenziós út hosszabb, mint egy harmadik, térfogati dimenzión keresztül vezető út (Linde 1987: 5; Hawking 1990: 138).

A többdimenziós probléma másik aspektusa az mások problémája, nem egydimenziós nekünk világoknak. Vannak párhuzamos univerzumok 37, számunkra nem egységes, és végül létezhetnek-e más, számunkra nem egységes életformák, az ész? A húrelmélet lehetővé teszi más világok létezését az Univerzumban, egy 10 vagy 26 dimenziós Pr-Vr létezését. De ha vannak más intézkedések, miért nem vesszük észre őket?

A fizikában és minden tudományban felmerül az univerzális nyelv megteremtésének problémája : szokásos fogalmaink nem vonatkoztathatók az atom szerkezetére. A fizika absztrakt mesterséges nyelvén a matematika, a folyamatok, a modern fizika mintái nem vannak leírva. Mit jelentenek az olyan részecskék jellemzői, mint az „elbűvölő” vagy „furcsa” kvark aromák vagy a „skizoid” részecskék? Ez a könyv egyik következtetése. A fizika Tao F. Capra. Mi a megoldás: visszatérni az agnoszticizmushoz, a keleti misztikus filozófiához?

Heisenberg úgy vélte: a matematikai sémák adekvátabban tükröznek egy kísérletet, mint egy mesterséges nyelvet, az atom szerkezetére nem alkalmazhatók hétköznapi fogalmak, Born a szimbólumok problémájáról írt, hogy tükrözzék a valós folyamatokat (Heisenberg 1989: 104-117).

Esetleg próbáld meg kiszámítani egy természetes nyelv alapmátrixát (egy dolog – egy kapcsolat – egy tulajdonság és egy attribútum), olyasvalamit, ami invariáns minden artikulációra, és anélkül, hogy kritizálnád a mesterséges nyelvek sokféleségét, próbálj meg beszélni "kényszeríteni" egy közös természetes nyelv? A cikk a szinergetika és a filozófia stratégiai szerepét vizsgálja az egyetemes tudománynyelv megteremtésének problémájának megoldásában. Dialektikus filozófia és szinergetika (Fedorovics 2001: 180-211).

Az egységes fizikai elmélet és az UI-elmélet, az ember és a természet egységes E-jének megalkotása rendkívüli kihívást jelentő feladat Tudományok. A modern tudományfilozófia egyik legfontosabb kérdése: előre meghatározott-e a jövőnk és mi a szerepünk. Ha a természet részei vagyunk, szerepet játszhatunk az épülő világ alakításában?

Ha az univerzum egy, akkor létezhet-e egységes valóságelmélet? S. Hawking 3 lehetőséget mérlegel a válaszadásra.

Létezik egy egységes elmélet, és egy nap megalkotjuk. I. Newton így gondolta; M. 1928-ban született, miután P. Dirac felfedezte az elektron egyenletét, azt írta: hat hónap múlva véget ér a fizika.

Az elméleteket folyamatosan finomítják és javítják. Az evolúciós ismeretelmélet szempontjából a tudományos haladás a fajok kognitív kompetenciájának fejlesztése. Homo sapiens(K. Halweg). Minden tudományos fogalom és elmélet csak a valóság valódi természetének közelítése, csak a jelenségek egy bizonyos körére van értelme. A tudományos ismeretek szerint a modellek egymást követő változásai vannak, de egyetlen modell sem végleges.

A világ evolúciós képének paradoxona még nem oldódott meg: az E lefelé irányuló iránya a fizikában és a bonyodalom emelkedő tendenciája a biológiában. A fizika és a biológia összeegyeztethetetlensége a 19. században derült ki, mára felmerült a fizika-biológia ütközés feloldásának lehetősége: az Univerzum egészének evolúciós mérlegelése, az evolúciós szemlélet átültetése a fizikába (Stepin, Kuznetsova 1994: 197). -198; Khazen 2000).

I. Prigogine, akit E. Toffler a könyv előszavában Rend a káoszból század Newtonjának nevezett, egy interjúban arról beszélt, hogy be kell vezetni a fizikába a visszafordíthatatlanság, a történelem eszméit. A klasszikus tudomány leírja a stabilitást, az egyensúlyt, de van egy másik világ - instabil, evolúciós, más szavakra van szükség, más terminológiára, amely nem létezett Newton BP-jében. De még Newton és Einstein után sincs világos képletünk a világ lényegére. A természet egy nagyon összetett jelenség, és mi a természet szerves részei vagyunk, részei vagyunk az Univerzumnak, amely folyamatos önfejlődésben van (Horgan 2001: 351).

A fizika fejlődésének lehetséges kilátásai a következő: egy 3 dimenziós elméletet leíró egységes fizikai elmélet felépítésének befejezése fizikai világés behatolás más Pr-Vr mérésekbe; az anyag új tulajdonságainak, a sugárzás fajtáinak, az energiának és a fénysebességet meghaladó sebességeknek (torziós sugárzás) tanulmányozása, valamint a pillanatnyi mozgás lehetőségének felfedezése a metagalaxisban (számos elméleti munka mutatta be a topológiai létezés lehetőségét a Metagalaxis (MV) bármely régióját összekötő alagutak); kapcsolat létrehozása a fizikai világ és a szemantikai világ között, amelyet V.V. Nalimov (Gindilis 2001: 143-145).

De a fizikusoknak az a legfontosabb, hogy beépítsék az evolúciós gondolatot elméleteikbe. A huszadik század második felének fizikájában. megerősítik a mikro- és megavilág összetettségének megértését. A fizikai Univerzum E-jének elképzelése is megváltozik: nincs létezés keletkezés nélkül . D. Horgan I. Prigogine szavait idézi: nem mi vagyunk az idő atyái. Az idő gyermekei vagyunk. Az evolúció eredményeként jöttünk létre. Amit tennünk kell, az az evolúciós modellek leírása. Amire szükségünk van, az a fizika darwini szemlélete, a fizika evolúciós szemlélete, a fizika biológiai szemlélete (Prigogine 1985; Horgan 2001: 353).

A tényleges problémák az adott időpontban fontosak. Valamikor a fizika problémáinak sürgőssége teljesen más volt. Megoldódtak az olyan kérdések, mint „miért sötétedik éjszaka”, „miért fúj a szél” vagy „miért nedves a víz”. Lássuk, mit tépelődnek a tudósok manapság.

Annak ellenére, hogy a körülöttünk lévő világot egyre teljesebben és részletesebben tudjuk elmagyarázni, idővel egyre több kérdés merül fel. A tudósok gondolataikat és eszközeiket az Univerzum mélyére és az atomok dzsungelébe irányítják, olyan dolgokat találva ott, amelyeket még nem lehet megmagyarázni.

A fizika megoldatlan problémái

Része a vonatkozó és megoldatlan kérdéseket a modern fizika tisztán elméleti. Az elméleti fizika egyes problémáit egyszerűen lehetetlen kísérletileg ellenőrizni. Egy másik rész a kísérletekkel kapcsolatos kérdések.

Például a kísérlet nincs összhangban egy korábban kidolgozott elmélettel. Vannak alkalmazott feladatok is. Példa: ökológiai problémák az új energiaforrások keresésével kapcsolatos fizika. Végül a negyedik csoport - tisztán filozófiai problémák modern tudomány választ keresek erre: " fő kérdés az élet értelme, az univerzum és minden."

A sötét energia és az univerzum jövője

A mai fogalmak szerint az Univerzum tágul. Ráadásul a reliktumsugárzás és a szupernóvasugárzás elemzése szerint gyorsulással tágul. A tágulás a sötét energiának köszönhető. Sötét energia Az energia egy meghatározatlan formája, amelyet a világegyetem modelljébe vezettek be, hogy megmagyarázzák a felgyorsult tágulást. A sötét energia nem az általunk ismert módon lép kölcsönhatásba az anyaggal, természete pedig nagy rejtély. A sötét energiának két fogalma van:

• Az első szerint egyenletesen tölti ki az Univerzumot, vagyis kozmológiai állandó és állandó energiasűrűségű.
• A második szerint a sötét energia dinamikus sűrűsége térben és időben változik.

Attól függően, hogy a sötét energiával kapcsolatos elképzelések közül melyik a helyes, feltételezhetjük az Univerzum jövőbeli sorsát. Ha a sötét energia sűrűsége nő, akkor várunk Nagy áttörés amelyben minden anyag szétesik.

Egy másik lehetőség az Nagy tömörítés amikor a gravitációs erők érvényesülnek, a tágulás leáll, és helyébe összehúzódás lép. Ebben a forgatókönyvben minden, ami az Univerzumban volt, először különálló fekete lyukakká, majd egyetlen közös szingularitássá omlik össze.

Számos megoldatlan probléma kapcsolódik ehhez fekete lyukakés sugárzásuk. Olvasson egy külön részt ezekről a titokzatos tárgyakról.

Anyag és antianyag

Minden, amit magunk körül megfigyelünk, az ügy részecskékből áll. Antianyag Antirészecskékből álló anyag. Az antirészecske egy részecske ikerpárja. Az egyetlen különbség a részecske és az antirészecske között a töltés. Például egy elektron töltése negatív, míg az antirészecskék világából származó megfelelője, a pozitron ugyanolyan pozitív töltésű. A részecskegyorsítókban antirészecskéket lehet kapni, de a természetben még senki sem találkozott velük.

A kölcsönhatás (ütközés) során az anyag és az antianyag megsemmisül, ami fotonok képződését eredményezi. Hogy miért az anyag dominál az Univerzumban, az a modern fizika nagy kérdése. Feltételezzük, hogy ez az aszimmetria az Ősrobbanás utáni másodperc első töredékeiben keletkezett.

Végül is, ha az anyag és az antianyag egyenlő lenne, minden részecske megsemmisülne, és ennek eredményeként csak fotonok maradnának. Vannak olyan javaslatok, amelyek szerint az Univerzum távoli és teljesen feltáratlan régiói tele vannak antianyaggal. De hogy ez így van-e, az még sok agyi munkával kiderül.

Mellesleg! Olvasóink számára most 10% kedvezményt biztosítunk

Mindennek az elmélete

Van-e olyan elmélet, amely abszolút mindent megmagyaráz? fizikai jelenségek elemi szinten? Talán van. Más kérdés, hogy gondolhatunk-e rá. Mindennek az elmélete, vagy A Grand Unification Theory egy olyan elmélet, amely megmagyarázza az összes ismert fizikai állandó jelentését és egyesíti 5 alapvető kölcsönhatások:

• erős interakció;
• gyenge interakció;
• elektromágneses kölcsönhatás;
• gravitációs kölcsönhatás;
• Higgs mező.

Arról egyébként blogunkban olvashattok, hogy mi ez és miért olyan fontos.

A számos javasolt elmélet közül egyiket sem tesztelték kísérletileg. Az egyik legígéretesebb irány ebben a kérdésben a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet egyesítése. a kvantumgravitáció elmélete... Ezeknek az elméleteknek azonban más-más alkalmazási területei vannak, és eddig minden egyesítésére tett kísérlet olyan eltéréshez vezet, amelyet nem lehet eltávolítani.

Hány dimenzió van?

Megszoktuk a háromdimenziós világot. Az általunk ismert három dimenzióban mozoghatunk előre-hátra, fel-le, kényelmesen. Azonban van M-elmélet, mely szerint már van 11 csak méretek 3 amelyek közül rendelkezésünkre állnak.

Elég nehéz elképzelni, ha nem lehetetlen. Igaz, az ilyen esetekre létezik egy matematikai berendezés, amely segít megbirkózni a problémával. Annak érdekében, hogy ne robbantsuk fel az agyat magunknak és magunknak, nem idézünk matematikai számításokat az M-elméletből. Jobb, ha Stephen Hawking fizikust idézem:

Mi csak majmok evolúciós leszármazottai vagyunk egy kis bolygón, ahol egy figyelemre méltó csillag van. De van esélyünk megérteni az Univerzumot. Ez tesz minket különlegessé.

Mit is mondhatnánk a távoli űrről, amikor nem tudunk mindent otthonunkról. Például még mindig nincs egyértelmű magyarázat a pólusainak eredetére és időszakos megfordítására.

Rengeteg rejtvény és feladat van. Ugyanezek a megoldatlan problémák léteznek a kémiában, a csillagászatban, a biológiában, a matematikában, a filozófiában. Egy titkot megoldva kettőt kapunk cserébe. Ez a tanulás öröme. Emlékeztessünk arra, hogy segítenek megbirkózni bármilyen feladattal, bármilyen nehéz is az. A fizika tanításának problémáit, mint minden más tudományt, sokkal könnyebb megoldani, mint az alapvető tudományos kérdéseket.

Az alábbiakban bemutatjuk a modern fizika megoldatlan problémáit.

E problémák egy része elméleti jellegű. Ez azt jelenti, hogy a meglévő elméletek nem képesek megmagyarázni bizonyos megfigyelt jelenségeket vagy kísérleti eredményeket.

Más problémák kísérleti jellegűek, ami azt jelenti, hogy nehézségekbe ütközik egy kísérlet létrehozása a javasolt elmélet tesztelésére vagy bármely jelenség részletesebb tanulmányozására.

E kérdések némelyike ​​szorosan összefügg. Például extra dimenziók vagy szuperszimmetria megoldhatja a hierarchia problémát. Úgy gondolják, hogy a kvantumgravitáció teljes elmélete képes megválaszolni ezeket a kérdéseket.

Milyen lesz az univerzum vége?

A megoldás nagymértékben függ a sötét energiától, ami ismeretlen kifejezés marad az egyenletben.

A sötét energia felelős az univerzum gyorsuló tágulásáért, de eredete sötétségbe burkolt rejtély. Ha a sötét energia hosszú ideig állandó, akkor valószínűleg "nagy lefagyással" kell szembenéznünk: az univerzum egyre gyorsabban fog tovább tágulni, és végül a galaxisok olyan távol kerülnek egymástól, hogy a tér jelenlegi ürességének tűnik. gyerekjáték.

Ha a sötét energia növekszik, akkor a tágulás olyan gyors lesz, hogy nemcsak a galaxisok, hanem a csillagok közötti tér is megnő, vagyis maguk a galaxisok is szétszakadnak; ezt az opciót "nagy résnek" nevezik.

Egy másik forgatókönyv szerint a sötét energia csökkenni fog, és többé nem lesz képes ellensúlyozni a gravitációs erőt, ami az univerzum összeomlását okozza ("nagy tömörítés").

Nos, a lényeg az, hogy bárhogyan is alakulnak az események, pusztulásra vagyunk ítélve. Előtte azonban évmilliárd vagy akár billió év is elegendő ahhoz, hogy kitaláljuk, hogyan fog végül meghalni az Univerzum.

Kvantumgravitáció

Az aktív kutatás ellenére a kvantumgravitáció elmélete még nem épült fel. Megalkotásának fő nehézsége abban rejlik, hogy a két fizikai elmélet, amelyet megpróbál összekapcsolni - a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet (GR) - különböző elveken alapul.

Így, kvantummechanika elméletként fogalmazódik meg, amely leírja a fizikai rendszerek (például atomok vagy elemi részecskék) időbeli fejlődését a külső téridő hátterében.

Az általános relativitáselméletben nincs külső téridő - ez maga az elmélet dinamikus változója, a benne elhelyezkedők jellemzőitől függően. klasszikus rendszerek.

A kvantumgravitációra való átállás során legalább a rendszereket kvantumosakra kell cserélni (vagyis kvantálást kell végezni). A létrejövő kapcsolat megkívánja magának a téridő geometriájának valamilyen kvantálását, és ennek a kvantálásnak a fizikai jelentése teljesen tisztázatlan, és nincs következetesen sikeres kísérlet a végrehajtására.

Még a linearizált klasszikus gravitációs elmélet (GR) kvantálási kísérlete is számos technikai nehézségbe ütközik - a kvantumgravitáció nem renormalizálható elméletnek bizonyul, mivel a gravitációs állandó egy dimenziós mennyiség.

A helyzetet súlyosbítja, hogy a kvantumgravitáció területén a gravitációs kölcsönhatások gyengesége miatt nem állnak rendelkezésre közvetlen kísérletek. modern technológiák... Ebben a tekintetben a kvantumgravitáció helyes megfogalmazásának keresésében csak elméleti számításokra kell hagyatkozni.

A Higgs-bozonnak semmi értelme. Miért létezik?

A Higgs-bozon megmagyarázza, hogy az összes többi részecske hogyan nyer tömeget, ugyanakkor sok új kérdést vet fel. Például miért lép kölcsönhatásba a Higgs-bozon az összes részecskével különbözőképpen? Tehát a t-kvark erősebben lép kölcsönhatásba vele, mint az elektron, ami miatt az első tömege sokkal nagyobb, mint a másodiké.

Ráadásul a Higgs-bozon az első elemi részecske nulla spinnel.

„Ez a részecskefizika egy teljesen új területe – mondja Richard Ruiz tudós. – Fogalmunk sincs, mi a természete.

Hawking-sugárzás

A fekete lyukak hősugárzást generálnak az elmélet szerint? Tartalmaz-e ez a sugárzás a belső szerkezetükre vonatkozó információkat vagy sem, ahogy az Hawking eredeti számításából következik?

Miért történt, hogy az univerzum anyagból és nem antianyagból áll?

Az antianyag ugyanaz az anyag: pontosan ugyanolyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint a bolygókat, csillagokat, galaxisokat alkotó anyag.

Az egyetlen különbség a töltés. Alapján modern ötletek, az újszülött univerzumban mindkettő egyformán volt. Nem sokkal az ősrobbanás után az anyag és az antianyag megsemmisült (kölcsönös pusztítással és egymás más részecskéinek megjelenésével reagált).

A kérdés az, hogyan lehetséges, hogy bizonyos mennyiségű anyag még mindig megmarad? Miért sikerült az anyagnak, miközben az antianyag elvesztette a kötélhúzást?

Ennek az egyenlőtlenségnek a magyarázatára a tudósok szorgalmasan keresnek példákat a CP megsértésére, vagyis olyan folyamatokra, amelyekben a részecskék előszeretettel bomlanak le anyaggá, de nem antianyaggá.

"Először is szeretném megérteni, hogy a neutrínók rezgései (a neutrínók átalakulása antineutrínókká) különböznek-e a neutrínók és az antineutrínók között" - mondja Alicia Marino, a Colorado Egyetem munkatársa, aki megosztotta a kérdést. "Eddig ehhez hasonlót nem figyeltek meg, de reménykedünk a kísérletek következő generációjában."

Mindennek az elmélete

Van olyan elmélet, amely megmagyarázza az összes alapvető fizikai állandó jelentését? Van-e olyan elmélet, amely megmagyarázza, hogy a fizika törvényei miért olyanok, amilyenek?

Olyan elmélet jelölésére, amely a természetben mind a négy alapvető kölcsönhatást egyesítené.

A huszadik század során számos „mindenről szóló elméletet” javasoltak, de egyik sem tudott átmenni a kísérleti ellenőrzésen, vagy jelentős nehézségek adódtak a kísérleti verifikáció megszervezése egyes jelölteknél.

Bónusz: Golyóvillám

Mi ennek a jelenségnek a természete? A gömbvillám független tárgy, vagy kívülről jövő energia hajtja? Ez minden gömbvillám azonos jellegűek, vagy különböző típusai vannak?

A Ball Lightning egy izzó tűzgömb, amely a levegőben lebeg, egyedülállóan ritka természeti jelenség.

A jelenség előfordulásának és lefolyásának egységes fizikai elmélete még nem került bemutatásra, vannak olyan tudományos elméletek is, amelyek a jelenséget hallucinációkra redukálják.

Körülbelül 400 elmélet magyarázza a jelenséget, de egyik sem kapott abszolút elismerést a tudományos környezetben. Laboratóriumi körülmények között többen is hasonló, de rövid távú jelenségekre jutottak különböző utak, így a gömbvillám természetének kérdése nyitott marad. A 20. század végén még egyetlen olyan kísérleti állvány sem készült, amelyen a gömbvillám szemtanúinak leírása szerint mesterségesen reprodukálnák ezt a természeti jelenséget.

Széles körben elterjedt az a vélemény, hogy a gömbvillám elektromos eredetű jelenség, természetes természet, vagyis egy speciális, régóta létező, gömb alakú villám, amely előre nem látható, a szemtanúk számára olykor meglepő pályán képes haladni.

Hagyományosan a gömbvillámról szóló szemtanúk beszámolóinak megbízhatósága továbbra is kétséges, többek között:

• maga a tény, hogy legalább valamilyen jelenséget megfigyelünk;
• a gömbvillám megfigyelésének ténye, és nem valami más jelenség;
• a jelenség néhány részlete, amelyeket a szemtanúk vallottak.

A sok bizonyíték megbízhatóságával kapcsolatos kétségek megnehezítik a jelenség tanulmányozását, és megteremtik az alapot a különféle spekulatív szenzációs anyagok megjelenéséhez, amelyek állítólag ezzel a jelenséggel kapcsolatosak.

Anyagok alapján: több tucat cikk től