Megoldatlan problémák. A modern fizika legnagyobb megoldatlan problémája: miért olyan gyenge a gravitáció?

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. A probléma társadalmi oldala 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 kvantumfizika és az általános elmélet

V.L. GINZBURG akadémikus.

Majdnem 30 évvel ezelőtt VL Ginzburg akadémikus publikált egy cikket "Milyen fizika és asztrofizika problémái ma különösen fontosak és érdekesek?" ("Tudomány és Élet" 2. sz., 1971) a modern fizika legégetőbb kérdéseinek listájával. Tíz év telt el, és a folyóirat oldalain megjelent a "Történelem a modern fizika néhány problémájáról ..." ("Tudomány és élet" 4. szám, 1982). Régi folyóirat-kiadványokat átnézve könnyen belátható, hogy minden probléma, amelyhez nagy reményeket fűztek, továbbra is aktuális (kivéve talán az "anomális víz" rejtvényét, amely a hetvenes években izgatta az elméket, de kiderült, kísérleti hiba). Ez arra utal, hogy a fizika fejlődésének "általános irányát" helyesen jelölték meg. Az elmúlt években sok új dolog jelent meg a fizikában. Óriási szénmolekulákat, fulleréneket fedeztek fel, erős gamma-kitöréseket rögzítettek a világűrből, magas hőmérsékletű szupravezetőket szintetizáltak. Dubnában egy 114 protonból és 184 neutronból álló elemet kaptak az atommagban, amelyről az 1971-es cikkben volt szó. Mindezek és a modern fizika sok más rendkívül érdekes és ígéretes területe méltó helyet foglalt el az új „listán”. Ma, a harmadik évezred küszöbén V. L. Ginzburg akadémikus ismét visszatér az őt aggasztó témához. Az Uspekhi Fizicheskikh Nauk folyóiratban, az 1999. évi 4. számban megjelent egy nagy áttekintő cikk, amely az ezredforduló modern fizika problémáiról szól, részletes megjegyzésekkel a "lista minden eleméhez". Ennek a Tudomány és Élet olvasói számára készített változatát adjuk közre. Jelentősen lerövidült a cikk, ahol professzionális fizikusoknak szánt érvek és számítások vannak, de olvasóink többsége számára talán érthetetlenek. Ugyanakkor kifejtik és kibővítik azokat a rendelkezéseket, amelyek az UFN folyóirat olvasói számára nyilvánvalóak, de a széles közönség számára nem ismertek. A "listán" felsorolt ​​problémák közül sok tükröződött a Science and Life folyóirat publikációiban. A szerkesztők a cikk szövegében hivatkozásokat biztosítanak rájuk.

Az Orosz Tudományos Akadémia rendes tagja, 1961 óta a Science and Life című folyóirat szerkesztőbizottságának tagja, Vitalij Lazarevics Ginzburg.

A nemzetközi kísérleti termonukleáris reaktor-tokamak ITER vázlata.

Egy sztellarátor vázlata, amelyet úgy terveztek, hogy plazmát tartalmazzon egy összetett toroid tekercsrendszerben.

Az elektronok protonokból és neutronokból álló atommagot vesznek körül.

Bevezetés

A tudomány fejlődésének üteme és sebessége korunkban elképesztő. Szó szerint egy-két emberi élet leforgása alatt óriási változások mentek végbe a fizikában, a csillagászatban, a biológiában és sok más területen. Például 16 éves voltam, amikor 1932-ben felfedezték a neutront és a pozitront. De előtte csak egy elektron, egy proton és egy foton volt ismert. Valahogy nehéz belátni, hogy az elektront, a röntgensugarakat és a radioaktivitást csak körülbelül száz éve fedezték fel, és a kvantumelmélet csak 1900-ban született. Érdemes megjegyezni, hogy az első nagy fizikusok: Arisztotelész (384-) Kr.e. 322) .) és Arkhimédészt (kb. ie 287-212) több mint két évezred választja el tőlünk. De a jövőben a tudomány viszonylag lassan fejlődött, és nem utolsó szerepe itt a vallási dogmatizmus játszott. A fizika csak Galilei (1564-1642) és Kepler (1571-1630) idejében kezdett egyre gyorsuló ütemben fejlődni. Micsoda utat jártak be azóta alig 300-400 év alatt! Ennek eredménye az általunk ismert modern tudomány. Már kiszabadította magát a vallási bilincsekből, és az egyház ma legalább nem tagadja a tudomány szerepét. Igaz, tudományellenes érzelmek és az áltudományok (különösen az asztrológia) terjedése még ma is, különösen Oroszországban.

Így vagy úgy, de remélhető, hogy a XXI. században a tudomány nem kevésbé gyorsan fejlődik, mint a leköszönő XX. Ennek az útnak a nehézsége, talán még a fő nehézsége is, ahogy nekem úgy tűnik, a felhalmozott anyag, az információ mennyiségének gigantikus növekedésével függ össze. A fizika annyira megnőtt és differenciálódott, hogy nehéz látni az erdőt a fák mögött, nehéz a lélek szeme előtt képet alkotni a modern fizika egészéről. Ezért sürgősen szükség volt a főbb kérdések egybefogására.

A bemutatott problémák listájának összeállításáról van szó a megadott idő a legfontosabb és legérdekesebb. Ezeket a problémákat mindenekelőtt speciális előadásokban, cikkekben érdemes megvitatni vagy kommentálni. A „mindent egy dologról és valamit mindenről” képlet nagyon vonzó, de irreális – nem lehet mindennel lépést tartani. Ugyanakkor egyes témák, kérdések, problémák különféle okok miatt valahogy kiemelésre kerülnek. Itt lehet olyan fontosságuk az emberiség sorsa szempontjából (nagyon nagyképűen fogalmazva), mint a szabályozott magfúzió problémája az energia megszerzése érdekében. Kiemelve természetesen a fizika alapjaira, vezető frontjára vonatkozó kérdéseket (ezt a területet elemi részecskék fizikájának is nevezik). Kétségtelen, hogy a csillagászat egyes kérdései is kiemelt figyelmet kapnak, amelyeket most, akárcsak Galilei, Kepler és Newton idejében, nehéz (és szükségtelen) elválasztani a fizikától. Egy ilyen lista (természetesen idővel változó) egyfajta „fizikai minimumot” jelent. Ezek olyan témák, amelyekről minden írástudó embernek rendelkeznie kell valamivel, tudnia kell, bár nagyon felületesen, mi forog kockán.

Hangsúlyozni kell, hogy a „különösen fontos és érdekes” kérdések kiemelése semmiképpen sem egyenlő azzal, hogy más fizikai kérdéseket nem fontosnak vagy érdektelennek nyilvánítunk? A „különösen fontos” problémákat nem az különbözteti meg, hogy mások nem fontosak, hanem az, hogy a tárgyalt időszakban ezek állnak a figyelem középpontjában, bizonyos mértékig a fő irányokon. Holnap ezek a problémák már hátul vannak, és mások pótolják őket. A problémák megválasztása természetesen szubjektív, ebben a kérdésben különböző nézetek lehetségesek és szükségesek.

A „különösen fontos és érdekes problémák” 1999-es listája

Ahogy a híres angol közmondás mondja: "Ahhoz, hogy megtudja, mi a puding, meg kell enni." Ezért rátérek a dologra, és bemutatom az említett "listát".

1. Irányított magfúzió. *

2. Magas hőmérsékletű és szobahőmérsékletű szupravezetés. *

3. Fémes hidrogén. Egyéb egzotikus anyagok.

4. Kétdimenziós elektronfolyadék (rendellenes Hall-effektus és néhány egyéb hatás). *

5 ... A szilárdtestfizika néhány kérdése (heterostruktúra félvezetőben, fém-dielektromos átmenetek, töltés- és spinsűrűség-hullámok, mezoszkópia).

6. Második típusú és azokhoz kapcsolódó fázisátmenetek. Néhány példa az ilyen átmenetekre. Hűtés (különösen lézerrel) rendkívül alacsony hőmérsékletre. Bose-Einstein kondenzáció gázokban. *

7. Felületi fizika.

8. Folyékony kristályok. Ferroelektromos.

9. Fullerének. *

10 ... Az anyag viselkedése szupererős mágneses térben. *

11. Nemlineáris fizika. Légörvény. Solitonok. Káosz. Furcsa attraktorok.

12 ... Nagy teljesítményű lézerek, Razerek, Grazerek.

13. Szupernehéz elemek. Egzotikus magok. *

14 ... Tömegspektrum. Kvarkok és gluonok. Kvantumkromodinamika. *

15. A gyenge és elektromágneses kölcsönhatás egyesített elmélete. W + és Z a bozonokról. Leptonok. *

16. Nagy egyesülés. Szuperegyesítés. A proton bomlása. Neutrinó tömeg. Mágneses monopólusok. *

17. Alapvető hosszúság. Nagy és ultranagy energiájú részecskék kölcsönhatása. Ütközők. *

18. A CP-invariancia nem megőrzése. *

19. Nemlineáris jelenségek vákuumban és szupererős elektromágneses mezőben. Fázisátmenetek vákuumban.

20 ... Húrok. M-elmélet. *

21. Az általános relativitáselmélet kísérleti igazolása. *

22. Gravitációs hullámok, észlelésük. *

23. A kozmológiai probléma. Infláció. L-tag. A kozmológia és a nagyenergiás fizika kapcsolata. *

24. Neutroncsillagok és pulzárok. Szupernóvák. *

25. Fekete lyukak. Kozmikus húrok. *

26. Kvazárok és galaktikus atommagok. Galaxisok kialakulása. *

27. A sötét anyag (rejtett tömeg) problémája és kimutatása. *

28. Az ultranagy energiájú kozmikus sugarak eredete. *

29 ... Gamma-kitörések. Hipernova. *

30. Neutrinó fizika és csillagászat. Neutrinó rezgések. *

Jegyzet. A csillagok * olyan problémákat jelölnek, amelyek bizonyos mértékben tükröződnek a folyóirat oldalain.

Kétségtelen, hogy bármilyen „lista” nem dogma, valamit el lehet dobni, valamit ki lehet egészíteni a kutatók érdeklődésének és a tudomány helyzetének függvényében. A legnehezebb t-kvarkot csak 1994-ben fedezték fel (tömege 1999-es adatok szerint 176 + 6 GeV). Cikkekben 1971-1982. természetesen nincsenek 1985-ben felfedezett fullerének, nincsenek gamma-kitörések (a felfedezésükről először 1973-ban említik). A magas hőmérsékletű szupravezetőket 1986-1987-ben szintetizálták, de ennek ellenére 1971-ben ezt a problémát elég részletesen megvizsgálták, mert 1964-ben már szóba került. Általánosságban elmondható, hogy 30 év alatt sok minden történt a fizikában, de véleményem szerint , nem annyira lényeges újdonság jelent meg. Mindenesetre mindhárom „lista” bizonyos mértékig jellemzi a fizikai és asztrofizikai problémák alakulását és állapotát 1970-től napjainkig.

Makrofizika

A szabályozott magfúzió problémája (1. 1 a "listában") még mindig nincs megoldva, pedig már 50 éves. Az ezirányú munka 1950-ben kezdődött a Szovjetunióban. ADSaharov és IE Tamm mesélt nekem a mágneses termonukleáris reaktor ötletéről, és örömmel foglalkoztam ezzel a problémával, mert akkor gyakorlatilag nem volt mit tenni a fejlesztésben. hidrogénbomba.... Ez a munka szigorúan titkosnak minősült ("Szigorúan titkos, speciális mappa" bélyegző). Mellesleg akkor is és utána is sokáig úgy gondoltam, hogy a termonukleáris fúzió iránti érdeklődés a Szovjetunióban egy kimeríthetetlen energiaforrás létrehozásának a vágya volt. Azonban ahogy I. N. Golovin nemrég elmondta nekem, fúziós reaktor főként teljesen más okból érdekli a „kinek kell”: neutronforrásként a trícium előállításához. Így vagy úgy, de annyira titkosnak és fontosnak tartották a projektet, hogy engem (akár 1951 végén, akár 1952 elején) eltávolítottak belőle: egyszerűen leállították a munkafüzetek és a saját beszámolók kiadását erről a munkáról. szakasz. Ez volt a "különleges tevékenységem" csúcsa. Szerencsére néhány év múlva IV. Kurcsatov és munkatársai rájöttek, hogy a termonukleáris fúzió problémáját nem lehet gyorsan megoldani, és 1956-ban feloldották a titkosítást.

Külföldön nagyjából ugyanebben az időszakban kezdődtek meg a termonukleáris fúzióval kapcsolatos munkálatok, szintén főként zártként, és ezeknek a Szovjetunióban való feloldása (akkoriban hazánk számára teljesen nem triviális megoldás) nagy pozitív szerepet játszott: a probléma megoldása. nemzetközi konferenciák és együttműködések tárgyává vált. De most 45 év telt el, és nem jött létre működő (energiát adó) termonukleáris reaktor, és valószínűleg eddig a pillanatig még tíz évet kell várni, és talán még többet. A termonukleáris fúzióval kapcsolatos munka a világ minden táján és meglehetősen széles fronton folyik. A tokamak rendszer különösen jól fejlett (lásd Tudomány és Élet, 1973. 3. szám). Már több éve nemzetközi ITER projekt(International Termonuclear Experimental Reactor). Ez egy körülbelül 10 milliárd dollár értékű gigantikus tokamak, amelyet 2005-re kellett volna megépíteni a jövő termonukleáris reaktorának prototípusaként. Most azonban, hogy az építkezés nagyrészt befejeződött, pénzügyi nehézségek adódtak. Ezen túlmenően, egyes fizikusok ésszerűnek tartják alternatív tervek és kisebb projektek, például úgynevezett sztellarátorok megfontolását. Általánosságban elmondható, hogy már nem fér kétség egy valódi termonukleáris reaktor létrehozásának lehetőségéhez, és a probléma súlypontja, ha jól értem, a mérnöki és gazdasági területre került. Azonban egy ilyen gigantikus és egyedi létesítmény, mint az ITER vagy más versengő berendezés, természetesen megőrzi érdeklődését a fizika iránt is.

Ami a könnyű atommagok energiatermelés céljából történő szintetizálásának alternatív módjait illeti, a "hideg fúzió" lehetőségével kapcsolatos reményeket (például elektrolitikus cellákban) feladták. Vannak olyan projektek is, amelyek különböző trükkökkel gyorsítókat használnak, és végül lehetséges az inerciális magfúzió, például a "lézerfúzió". Ennek lényege a következő. Egy nagyon kis mennyiségű deutérium és trícium keveréket tartalmazó üvegampullát minden oldalról erős lézerimpulzusokkal sugároznak be. Az ampulla elpárolog, és a könnyű nyomás annyira összenyomja a tartalmát, hogy a keverékben termonukleáris reakció "gyullad be". Általában körülbelül 100 kg TNT-nek megfelelő robbanással megy át. Gigantikus létesítmények épülnek, de titkolózásuk miatt keveset tudni róluk: a jelek szerint termonukleáris robbanások szimulálásában reménykednek. Így vagy úgy, az inerciaszintézis problémája egyértelműen fontos és érdekes.

Probléma 2 - magas hőmérsékletű és szobahőmérsékletű szupravezetés (röviden HTSC és KTSC).

A szilárdtestfizikától távol álló ember számára úgy tűnhet, hogy a HTSC-problémát ki kell venni a "listáról", mert 1986-1987. ilyen anyagokat hoztak létre. Nem lenne itt az ideje, hogy áthelyezzük őket a fizikusok és vegyészek által tanulmányozott rengeteg egyéb anyag kategóriájába? Valójában ez egyáltalán nem így van. Elég azt mondani, hogy a kuprátok (rézvegyületek) szupravezetési mechanizmusa továbbra is tisztázatlan (a legmagasabb hőmérséklet T c = 135 K érték HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8 + x nyomás nélkül; elég nagy nyomás alatt áll már neki T c = 164 K). Mindenesetre nincs kétségem afelől, hogy az erős kötéssel létrejövő elektron-fonon kölcsönhatás igen jelentős szerepet játszik, de ez nem elég, másra is szükség van. Általánosságban elmondható, hogy a kérdés nyitott a HTSC tanulmányozására fordított hatalmas erőfeszítések ellenére (10 év alatt körülbelül 50 ezer publikáció jelent meg ebben a témában). De a legfontosabb dolog itt természetesen a CTSC létrehozásának lehetősége. Nem mond ellent semminek, de a sikerben sem lehetsz biztos.

Fémes hidrogén (probléma 3 ) még körülbelül hárommillió atmoszféra nyomás alatt sem jött létre (alacsony hőmérsékletről beszélünk). A molekuláris hidrogén nagynyomású vizsgálata azonban feltárta, hogy ő egész sor váratlan és érdekes funkciók. Amikor lökéshullámok és körülbelül 3000 K hőmérséklet összenyomják, a hidrogén nyilvánvalóan jól vezető folyadékfázisba megy át.

Nál nél magas nyomású a víz és számos más anyag sajátos tulajdonságait is felfedezték. A fulleréneket "egzotikus" anyagoknak nevezhetjük. Nemrég a "hétköznapi" C 60 fullerén mellett elkezdték vizsgálni a C 36-ot is, amelynek adalékolásakor nagyon magas lehet a szupravezető átmeneti hőmérséklete - egy másik elem atomjait "beágyazva" a kristályrácsba vagy molekulába.

1998-ban a fizikai Nobel-díjat a törtkvantum Hall-effektus felfedezéséért és magyarázatáért ítélték oda 4 (lásd: „Tudomány és élet” sz.). A Nobel-díjat egyébként az egész kvantumcsarnok-effektus felfedezéséért (1985-ben) is odaítélték. A frakcionált kvantumcsarnok-effektust 1982-ben fedezték fel (az egész számot 1980-ban); akkor figyelhető meg, amikor egy kétdimenziós elektron "gázban" (vagy inkább folyadékban) folyik az áram, mert ott az elektronok közötti kölcsönhatás elengedhetetlen, főleg a töredékhatáshoz. A törtkvantum Hall-effektus váratlan és nagyon érdekes jellemzője a töltésekkel rendelkező kvázirészecskék létezése. e* = (1/3)e, ahol e- egy elektron töltése, és egy másik érték. Megjegyzendő, hogy a kétdimenziós elektrongáz (vagy általában véve folyadék) más esetekben is érdekes.

Probléma 5 (a szilárdtestfizika néhány kérdése) szó szerint határtalanok. Csak felvázoltam a lehetséges témákat, és ha előadást tartok, akkor a heterostruktúrákra (beleértve a "kvantumpontokat") és a mezoszkópiára koncentrálok. A merev testeket sokáig egységesnek és egésznek tekintették. Viszonylag nemrégiben azonban világossá vált, hogy a szilárd testben különböző kémiai összetételű régiók találhatók fizikai tulajdonságokélesen körülhatárolt határok választják el. Az ilyen rendszereket heterogénnek nevezzük. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy mondjuk egy adott minta keménysége vagy elektromos ellenállása élesen eltér a készletükhöz mért átlagos értékektől; a kristály felületének tulajdonságai különböznek a belső részétől stb. Az ilyen jelenségek kombinációját mezoszkópiának nevezik. A mezoszkópikus jelenségek vizsgálata rendkívül fontos a vékonyréteg-félvezető anyagok, magas hőmérsékletű szupravezetők stb.

A problémával kapcsolatban 6 (fázisátmenetek stb.) a következőket mondhatjuk. Az alacsony hőmérsékletű szuperfolyékony fázisok felfedezéséért He-3 1996-ban fizikai Nobel-díjat kapott (lásd: "Tudomány és Élet", 1997. 1. szám). Speciális figyelem Az elmúlt három évben a gázokban előforduló Bose-Einstein kondenzáció (BEC) felkeltette a figyelmet. Ez kétségtelenül nagyon érdekes munka, de az általuk kiváltott "konjunktúra" véleményem szerint nagyrészt a történelem tudatlanságából fakad. Még 1925-ben Einstein felhívta a figyelmet a BEC-re, de sokáig elhanyagolták, és néha még a valóságában is kételkedtek. De ezek az idők rég elmúltak, különösen 1938 után, amikor F. London összekapcsolta a BEC-et a He-4 szuperfolyékonyságával. Természetesen a hélium II folyadék, és a BEC úgyszólván nem tiszta formájában nyilvánul meg benne. A ritka gázban való megfigyelés iránti vágy teljesen érthető és indokolt, de nem komoly, ha valami váratlan és alapvetően új felfedezését látjuk benne. Más kérdés, hogy a BEC megvalósítása az Rb, Na, Li és végül H gázokban 1995-ben és később a kísérleti fizika nagyon nagy eredménye. Ez csak a gázok ultraalacsony hőmérsékletre hűtésére és csapdában tartására szolgáló módszerek kifejlesztésének eredményeként vált lehetségessé (erre egyébként 1997-re ítélték oda a fizikai Nobel-díjat, lásd Tudomány és Élet 1. sz. , 1998). A BEC gázokban való megvalósítása elméleti cikkek és cikkek folyamát vonja maga után. A Bose-Einstein kondenzátumban az atomok koherens állapotban vannak, és interferencia jelenségek figyelhetők meg, ami az "atomi lézer" fogalmának megjelenéséhez vezetett (lásd Science and Life, 10., 1997).

Témák 7 és 8 nagyon tágak, ezért nehéz valami újat és fontosat kiemelni. Hacsak nem szeretném megjegyezni a megnövekedett és indokolt érdeklődést a különféle atomokból és molekulákból álló klaszterek iránt (kis számú részecskét tartalmazó képződményekről beszélünk). Nagyon érdekesek a folyadékkristályok és a ferroelektrikumok (vagy angol szóhasználattal a ferroelektrikumok) vizsgálatai. A vékony ferroelektromos filmek tanulmányozása is felkelti a figyelmet.

A fullerénekről (a probléma 9 ) már szóba került, és a szén nanocsövekkel együtt ez a régió virágzik (lásd Science and Life, No. 11, 1993).

A szupererős mágneses mezők anyagáról (konkrétan a neutroncsillagok kérgében), valamint a megfelelő hatások modellezéséről félvezetőkben (probléma 10 ) nincs újdonság. Egy ilyen megjegyzés nem csüggedhet, és nem vetheti fel a kérdést: akkor miért kell ezeket a problémákat feltenni a „listára”? Először is, véleményem szerint, van egy bizonyos varázsuk egy fizikus számára; másodszor pedig a kérdés fontosságának megértése nem feltétlenül jár együtt a jelenlegi állapot megfelelő ismeretével. Hiszen a "program" éppen az érdeklődés felkeltését és a szakemberek ösztönzését célozza, hogy hozzáférhető cikkekben, előadásokban foglalkozzanak a probléma helyzetével.

A nemlineáris fizikával kapcsolatban (problémák 11 a "listában") más a helyzet. Rengeteg anyag van, és összességében az összes tudományos publikáció 10-20%-át a nemlineáris fizikának szentelik.

Nem ok nélkül nevezték a huszadik századot nemcsak atom-, hanem lézerkorszaknak is. Javában zajlik a lézerek fejlesztése, alkalmazási területük bővítése. De a probléma 12 - ezek nem általában lézerek, hanem mindenekelőtt szupererős lézerek. Így a lézersugárzás 10 20 - 10 21 W cm -2 intenzitása (teljesítménysűrűsége) már megvalósult. Ilyen intenzitással az elektromos térerősség eléri a 10 12 V cm -1 értéket, két nagyságrenddel erősebb a hidrogénatom talajszintjén lévő protontérnél. Ebben az esetben a mágneses tér eléri a 10 9 - 10 10 oersted értéket. A nagyon rövid, akár 10-15 másodperces (azaz egy femtoszekundumig terjedő) impulzusok használata számos lehetőséget nyit meg, különösen attoszekundum (10-18 s) időtartamú röntgenimpulzusok előállítására. ). Ehhez kapcsolódó probléma a borotvák és fűnyírók létrehozása és használata - a lézerek analógjai a röntgen-, illetve a gamma-tartományban.

Probléma 13 - a magfizika területéről. Nagyon nagy, ezért csak két kérdést emeltem ki. Először is távoli transzurán elemekről van szó, annak reményében, hogy egyes izotópjaik hosszú ideig élnek (ilyen izotópként protonszámú atommagot jeleztek Z= 114 és neutronok N= 184, azaz a tömegszámmal A = Z + N= 298). Ismert transzurán elemek Z < 114 живут лишь секунды или доли секунды. Существование в космических лучах долгоживущих (речь идет о миллионах лет) трансурановых ядер пока подтверждено не было. В начале 1999 г. появилось сообщение, что в Дубне синтезирован 114-й элемент с массовым числом 289, живущий около 30 секунд. Поэтому возникла надежда, что элемент действительно окажется очень долгоживущим. Во-вторых, под "экзотическими" ядрами подразумеваются также гипотетические ядра из нуклонов и антинуклонов повышенной плотности, не говоря уже о ядрах несферической формы и с некоторыми другими особенностями. Сюда же примыкает проблема кварковой материи и кварк-глюонной плазмы, получение которой планируется в начале XXI века.

Mikrofizika

Problémák a 14 tovább 20 ahhoz a területhez tartoznak, amelyet nagy valószínűséggel az elemi részecskék fizikájának neveznek. Egy időben azonban ez a név valahogyan ritkábban használt, mivel elavult volt. Egy bizonyos szakaszban a nukleonokat és a mezonokat eleminek tekintették. Ma már ismert, hogy ezek (bár némileg konvencionális értelemben) kvarkokból és antikvarkokból állnak, amelyek esetleg bizonyos részecskékből is „állnak” – preonokból stb. Ilyen hipotéziseknek azonban még nincs alapja. fészkelő baba" - az anyag egyre kisebb "részekre" való felosztása - egyszer ki kell merülnie. Így vagy úgy, ma oszthatatlannak és ebben az értelemben elemi kvarknak tekintjük - 6 típusuk van, nem számítva az antikvarkokat, amelyeket "ízeknek" (virágoknak) neveznek: u(fel), d(le), c(báj), s(furcsaság), t(felső) és b(alul), valamint egy elektron, egy pozitron és számos más részecske. Az elemi részecskefizika egyik legsürgetőbb problémája a Higgs – a Higgs-bozon – felkutatása és – ahogy azt mindenki reméli – felfedezése (Science and Life, 1. sz., 1996). Tömegét 1000 GeV-nál kisebbre, de még 200 GeV-nál is kisebbre becsülik. A kereséseket a CERN és a Fermilab gyorsítóiban végzik és folytatják. A nagyenergiájú fizika fő reménysége a CERN-ben épülő LHC (Large Hadron Colleider) gyorsító. 14 TeV (10 12 eV) energiát fog elérni, de úgy tűnik, csak 2005-ben.

Egy másik fontos feladat a szuperszimmetrikus részecskék keresése. 1956-ban felfedezték a térbeli paritás meg nem őrzését ( P) gyenge kölcsönhatásokkal - a világ aszimmetrikusnak bizonyult, a „jobb” nem egyenértékű a „baloldallal”. A kísérletek azonban kimutatták, hogy minden kölcsönhatás invariáns CP-konjugáció, vagyis amikor a jobboldalt balra cseréljük, a részecske egyidejű antirészecskévé váltásával. 1964-ben fedezték fel a bomlást NAK NEK-mezon, ami arról tanúskodott CP-a változatlanság sérül (1980-ban ezt a felfedezést Nobel-díjjal jutalmazták). Nem tartósító eljárások CP- az invarianciák nagyon ritkák. Eddig még csak egy ilyen reakciót észleltek, a másik pedig kérdéses. A protonbomlási reakciót, amelyhez némi reményt fűztek, nem regisztrálták, ami azonban nem meglepő: egy proton átlagos élettartama 1,6 10 33 év. Felmerül a kérdés: megmarad-e az invariancia az idő megváltoztatásakor? t a - t? Ez az alapvető kérdés alapvető hogy megmagyarázzuk a fizikai folyamatok visszafordíthatatlanságát. A folyamatok természete -val CP- a konzerválatlanság tisztázatlan, kutatásuk folyamatban van.

A neutrínó tömegéről, amelyet a probléma egyéb "szakaszai" között említenek 16 , az alábbiakban elmondjuk a probléma megvitatása során 30 (neutrínófizika és csillagászat). Maradjunk a problémán 17 és pontosabban az alaphosszon.

Az elméleti számítások azt mutatják, hogy távolságig l f= 10 -17 cm (gyakrabban azonban 10 -16 cm-t jeleznek) és időpontok t f = l f / s ~ 10 -27 s a meglévő tér-idő reprezentációk érvényesek. Mi történik kisebb léptékben? Egy ilyen kérdés, az elmélet meglévő nehézségeivel kombinálva, ahhoz a hipotézishez vezetett, hogy létezik egy bizonyos alapvető hosszúság és idő, amelynél az "új fizika" és néhány szokatlan téridő-reprezentáció ("granuláris téridő" stb.) .) működésbe lép. ). Másrészt a fizikában egy másik alapvető hossz ismert és fontos szerepet játszik - az úgynevezett Planck vagy gravitációs hossz. l g= 10 -33 cm.

Fizikai jelentése abban rejlik, hogy kisebb léptékben már nem lehet használni, különösen az általános relativitáselméletet (GR). Itt a gravitáció kvantumelméletét kell használni, amely még nem jött létre teljes formában. Így, l g- egyértelműen valamilyen alapvető hosszúság, ami korlátozza a téridő klasszikus fogalmait. De vajon kijelenthető-e, hogy ezek az ábrázolások egyesek számára még korábban sem „tagadják meg”. l f, ami 16 nagyságrenddel kisebb l g?

A "hosszúság elleni támadást" két oldalról hajtják végre. Ez a viszonylag alacsony energiák oldaláról új gyorsítók építése ütköző gerendákra (ütközők), és mindenekelőtt a már említett LHC, 14 TeV energiára, ami megfelel a hossznak. l = ћc / E c = = 1,4 . 10-18 cm.A maximális energiájú részecskéket a kozmikus sugarak regisztrálják E = 3 . 10 20 eV. Azonban nagyon kevés ilyen részecske van, és lehetetlen közvetlenül felhasználni őket a nagyenergiájú fizikában. A hossza hasonló l g, csak a kozmológiában (és elvileg a fekete lyukak belsejében) jelennek meg.

Az elemi részecskék fizikájában az energiákat széles körben használják E o= 10 16 eV, a "nagy egyesülés" még befejezetlen elméletében - az elektromos gyenge és erős kölcsönhatások egyesítése. Hossz kb = =ћc / E o= 10 -30 cm, és mégis három nagyságrenddel nagyobb l g... Mi történik a közötti területen l o és l g láthatóan nagyon nehéz megmondani. Talán valami alapvető hosszúság lappang itt. l f olyan, hogy l g < l f< l o?

Tekintettel a problémahalmazra 19 (vákuum és szupererős mágneses mezők) vitatható, hogy ezek nagyon akutak. Még 1920-ban Einstein megjegyezte: "...az általános relativitáselmélet fizikai tulajdonságokkal ruházza fel a teret, így ebben az értelemben az éter létezik..." A kvantumelmélet virtuális párokkal, különféle fermionokkal és nullával "felruházta a teret" az elektromágneses mezők oszcillációi.

Probléma 20 - húrok és M-elmélet ("Tudomány és Élet" №№ 8, 9, 1996). Mondhatnánk, ez ma az elméleti fizika frontvonala. Mellesleg, a "húrok" kifejezés helyett gyakran a "szupersztringek" elnevezést használják, először is, hogy ne legyen összetéveszthető a kozmikus húrokkal (a probléma 25 ), másodszor pedig a szuperszimmetria-fogalom használatának hangsúlyozására. A szuperszimmetrikus elméletben minden részecske más statisztikával rendelkező partnernek felel meg, például egy fotonnak (a bozonnak egy spinnel) felel meg egy fotonónak (egy fermionnak, amelynek spinje 1/2) stb. hogy szuperszimmetrikus partnereket (részecskéket) még nem fedeztek fel. Tömegük láthatóan nem kevesebb, mint 100-1000 GeV. Ezeknek a részecskéknek a felkutatása a kísérleti nagyenergiájú fizika egyik fő feladata.

Az elméleti fizika még mindig nem tud válaszolni számos kérdésre, például: hogyan kell felépíteni a gravitáció kvantumelméletét és kombinálni azt más kölcsönhatások elméletével; miért csak hatféle kvark és hatféle lepton létezik; miért nagyon kicsi a neutrínó tömege; hogyan lehet meghatározni az 1/137 finomszerkezeti állandót az elméletből és számos más állandóból stb. Más szóval, bármilyen grandiózus és lenyűgöző is a fizika vívmánya, rengeteg megoldatlan alapvető probléma van. A szuperhúrelmélet még nem válaszolt az ehhez hasonló kérdésekre, de azt ígéri, hogy jó irányba halad.

A kvantummechanikában és a kvantumtérelméletben az elemi részecskéket pontszerűnek tekintik. A szuperhúrelméletben az elemi részecskék egydimenziós objektumok (húrok) rezgései, amelyek jellemző mérete 10-33 cm. A húrok lehetnek véges hosszúságúak vagy gyűrű alakúak. Nem négydimenziós ("közönséges") térben veszik őket figyelembe, hanem mondjuk 10 vagy 11 dimenziós terekben.

A szuperhúrok elmélete még nem vezetett fizikai eredményre, velük kapcsolatban elsősorban "fizikai reményeket" lehet említeni, ahogy LD Landau szerette mondani, és nem az eredményekről. De mik az eredmények? Hiszen a matematikai konstrukciók és a szimmetria különféle tulajdonságainak felfedezése is eredmény. Ez nem akadályozta meg a húrfizikusokat abban, hogy a meglehetősen szerény terminológiát alkalmazzák a húrelméletre – „mindennek elmélete”.

Az elméleti fizika előtt álló problémák és a kérdéses kérdések rendkívül összetettek és mélyek, és nem tudni, hogy mennyi időbe telik a válaszok megtalálása. Úgy tűnik, hogy a szuperhúr-elmélet valami mély és fejlődő. Maguk a szerzők azt állítják, hogy csak néhány korlátozó esetet értenek, és csak utalásokról beszélnek néhány általánosabb elméletre, amelyet úgy hívnak. M-elmélet, vagyis mágia vagy misztikus.

(A vége következik.)

Az Orosz Tudományos Akadémia Elnökségének beszéde

A tudományellenes és félig írástudó cikkek dominanciája az újságokban és folyóiratokban, a televízió- és rádióadásokban komoly aggodalomra ad okot az ország minden tudósában. A nemzet jövőjéről beszélünk: az asztrológiai előrejelzéseken és az okkult tudományokba vetett hiten nevelkedett új nemzedék képes lesz-e fenntartani a 21. század emberéhez méltó tudományos világképet, vagy visszatér hazánk a középkori misztikához . A folyóirat mindig csak a tudomány vívmányait népszerűsítette, és más álláspontok tévedéseit magyarázta (lásd például: "Tudomány és élet" 1992. 5., 6. sz.). Az Orosz Tudományos Akadémia Elnöksége 1999. március 16-i 58-A számú határozattal elfogadott felhívásának közzétételével folytatjuk ezt a munkát, és olvasóinkat hasonlóan gondolkodó embereknek tekintjük.

NE MENJ MÚL!

Oroszország tudósai, egyetemi tanárok és tanárok, iskolák és műszaki iskolák tanárai, az orosz értelmiségi közösség valamennyi tagja.

Jelenleg hazánkban széles körben és szabadon terjesztik és népszerűsítik az áltudományokat és a paranormális hiedelmeket: asztrológia, sámánizmus, okkultizmus stb. Folyamatosan próbálkoznak különféle értelmetlen projektek megvalósításával állami pénzek terhére, például torziós generátorok létrehozásával. Oroszország lakosságát megtévesztik a nyíltan tudományellenes tartalmú televízió- és rádióműsorok, cikkek és könyvek. A hazai állami és magánmédiában nem áll meg a varázslók, mágusok, jósok és próféták szombatja. Az áltudomány a társadalom minden rétegébe, minden intézményébe, így az Orosz Tudományos Akadémiára is be akar hatolni.

Ezek az irracionális és alapvetően erkölcstelen tendenciák kétségtelenül komoly veszélyt jelentenek a nemzet normális szellemi fejlődésére.

Az Orosz Tudományos Akadémia nem nézhet, és nem is szabad közömbösen tekinteni az obskurantizmus példátlan megjelenésére, és megfelelő visszautasítást kell adnia neki. Ebből a célból az Orosz Tudományos Akadémia Elnöksége létrehozott egy bizottságot az áltudományok és a tudományos kutatások meghamisítása elleni küzdelemre.

Az áltudományok és a tudományos kutatások hamisítása elleni küzdelemmel foglalkozó RAS Bizottság már megkezdte működését. Nyilvánvaló azonban, hogy jelentős sikereket csak akkor lehet elérni, ha Oroszországban az áltudományok elleni küzdelemre a tudósok és oktatók széles köre felhívja a figyelmet.

A RAS Elnöksége felszólítja Önt, hogy aktívan reagáljon az áltudományos és tudatlan publikációk megjelenésére mind a tömegmédiában, mind a speciális kiadásokban, álljon ellen a sarlatán projektek megvalósításának, fedje le mindenféle paranormális és tudományellenes "akadémia tevékenységét" ", hogy világszerte népszerűsítsék a tudományos tudás méltóságát, a valósághoz való racionális hozzáállást.

Felszólítjuk a rádió- és televíziótársaságok, újságok és folyóiratok vezetőit, a műsorok és kiadványok szerzőit és szerkesztőit, hogy ne hozzanak létre és ne terjesszenek áltudományos és tudatlan műsorokat és kiadványokat, és ne feledjék a média felelősségét a lakosság lelki és erkölcsi nevelésében. nemzet.

A jelen és a jövő nemzedékeinek lelki egészsége minden tudós mai helyzetétől és tetteitől függ!

Az Orosz Tudományos Akadémia Elnöksége.

Alább egy lista a modern fizika megoldatlan problémái... 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. A következő problémák vagy alapvető elméleti problémák, vagy olyan elméleti elképzelések, amelyekhez hiányoznak a kísérleti adatok. E kérdések némelyike ​​szorosan összefügg. Például extra dimenziók vagy szuperszimmetria megoldhatja a hierarchia problémát. Úgy gondolják, hogy a kvantumgravitáció teljes elmélete képes megválaszolni a legtöbb felsorolt ​​kérdést (kivéve a stabilitás szigetének problémáját).

• 1. Kvantumgravitáció.Összevonható-e a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet egyetlen önkonzisztens elméletté (talán ez a kvantumtérelmélet)? A téridő folytonos vagy diszkrét? Egy önkonzisztens elmélet hipotetikus gravitont fog-e használni, vagy teljesen a téridő diszkrét szerkezetének terméke lesz (mint a hurok kvantumgravitációjában)? Vannak-e eltérések az általános relativitáselmélet előrejelzéseitől nagyon kicsi vagy nagyon nagy léptékekre vagy más rendkívüli körülményekre, amelyek a kvantumgravitáció elméletéből következnek?
• 2. Fekete lyukak, információ eltűnése egy fekete lyukban, Hawking-sugárzás. A fekete lyukak hősugárzást generálnak az elmélet szerint? Tartalmaz-e ez a sugárzás a belső szerkezetükre vonatkozó információkat, amint azt a gravitáció-mérő invariancia kettőssége sugallja, vagy sem, ahogy az Hawking eredeti számításából következik? Ha nem, és a fekete lyukak folyamatosan párologhatnak, akkor mi történik a bennük tárolt információval (a kvantummechanika nem biztosítja az információ megsemmisítését)? Vagy a sugárzás leáll egy ponton, amikor -tól fekete lyuk kevés marad? Van-e más módszer a belső szerkezetük vizsgálatára, ha egyáltalán létezik ilyen? Érvényes-e a bariontöltés megmaradásának törvénye a fekete lyukban? Nem ismert bizonyíték a kozmikus cenzúra elvére, valamint a teljesülés feltételeinek pontos megfogalmazására. Nincs teljes és teljes elmélet a fekete lyukak magnetoszférájáról. Nem ismert pontos képlet a rendszer különböző állapotainak kiszámítására, amelyek összeomlása egy adott tömegű, szögimpulzusú és töltésű fekete lyuk megjelenéséhez vezet. A fekete lyukra vonatkozó „nincs szőr-tétel” általános esetére nincs ismert bizonyíték.
• 3. A téridő dimenziója. Léteznek-e további téridő-dimenziók a természetben az általunk ismert négyen kívül? Ha igen, hányan vannak? A "3 + 1" (vagy magasabb) dimenzió az Univerzum a priori tulajdonsága, vagy más fizikai folyamatok eredménye, amint azt például a kauzális dinamikus háromszögelés elmélete sugallja? Kísérletileg "megfigyelhetünk" magasabb térbeli dimenziókat? Igaz-e az a holografikus elv, amely szerint "3 + 1" -dimenziós téridőnk fizikája egyenértékű a "2 + 1" dimenziójú hiperfelület fizikájával?
• 4. Az Univerzum inflációs modellje. Helyes-e a kozmikus infláció elmélete, és ha igen, mik ennek a szakasznak a részletei? Mi a hipotetikus inflációs mező felelős az infláció növekedéséért? Ha az infláció egy ponton megtörtént, akkor ez egy önfenntartó folyamat kezdete a kvantummechanikai oszcillációk felfújása miatt, amely egészen más helyen folytatódik, távol ettől a ponttól?
• 5. Multiverzum. Vannak fizikai okai más univerzumok létezésének, amelyek alapvetően nem megfigyelhetők? Például: létezik-e kvantummechanikai "alternatív történelem" vagy "sok világ"? Vannak-e „más” univerzumok, amelyekből fizikai törvények származnak? alternatív módokon a fizikai erők látszólagos szimmetriájának megsértése nagy energiáknál, amelyek a kozmikus infláció miatt talán hihetetlenül távol helyezkednek el? Befolyásolhatják-e más univerzumok a miénket, például anomáliákat okozva az ereklye sugárzás hőmérséklet-eloszlásában? Indokolt-e az antropikus elv alkalmazása a globális kozmológiai dilemmák megoldására?
• 6. A kozmikus cenzúra elve és a kronológia védelmének hipotézise. Vajon az eseményhorizonton túl nem lappangó szingularitások, úgynevezett „meztelen szingularitások” származhatnak reális kezdeti feltételekből, vagy bebizonyíthatjuk Roger Penrose „kozmikus cenzúra-hipotézisének” valamelyik változatát, amely azt feltételezi, hogy ez nem lehetséges? A közelmúltban tények jelentek meg a kozmikus cenzúra hipotézisének következetlensége mellett, ami azt jelenti, hogy a meztelen szingularitásokkal sokkal gyakrabban kell találkozni, mint a Kerr-Newman egyenletek szélsőséges megoldásaival, ennek ellenére még nem született meggyőző bizonyíték erre. bemutatott. Hasonlóképpen lesznek zárt időszerű görbék, amelyek az általános relativitáselmélet egyenleteinek egyes megoldásaiban felmerülnek (és amelyek az ellenkező irányú időutazás lehetőségét sugallják), amelyeket a kvantumgravitáció elmélete kizár, amely az általános relativitáselméletet egyesíti kvantummechanika ahogy Stephen Hawking „kronológiai védekezési hipotézise” sugallja?
• 7. Időtengely. Mit árulhatnak el az idő természetéről azok a jelenségek, amelyek az időben előre-hátra járva különböznek egymástól? Miben különbözik az idő a tértől? Miért csak néhány gyenge interakciónál figyelhető meg a CP megsértése, és miért nem? A CP megsértése a termodinamika második főtételének következménye, vagy külön időtengely? Van-e kivétel az ok-okozati összefüggés elve alól? A múlt az egyetlen lehetséges? A jelen pillanat fizikailag különbözik a múlttól és a jövőtől, vagy csak a tudat sajátosságainak eredménye? Hogyan tanultak meg az emberek a jelen pillanatban tárgyalni? (Lásd még az Entrópia (időtengely) lent).
• 8. Helység. Vannak-e nem helyi jelenségek? kvantumfizika? Ha léteznek, nincsenek-e korlátozások az információ továbbításában, vagy: az energia és az anyag is mozoghat nem lokális úton? Milyen körülmények között figyelhetők meg a nem lokális jelenségek? Mit jelent a nem lokális jelenségek jelenléte vagy hiánya a téridő alapvető szerkezete szempontjából? Hogyan kapcsolódik ez a kvantumösszefonódáshoz? Hogyan értelmezhető ez a kvantumfizika alapvető természetének helyes értelmezése szerint?
• 9. Az univerzum jövője. Az Univerzum a Big Freeze, Big Rip, Big Compression vagy Big Rebound felé tart? Univerzumunk egy végtelenül ismétlődő ciklikus minta része?
• 10. Hierarchia probléma. Miért ilyen gyenge erő a gravitáció? Csak a Planck-skálán válik nagytá, a 10 19 GeV nagyságrendű energiájú részecskéknél, ami jóval magasabb, mint az elektrogyenge skála (az alacsony energiájú fizikában a domináns energia 100 GeV). Miért különböznek annyira egymástól ezek a mérlegek? Mi akadályozza meg, hogy az elektrogyenge léptékű mennyiségek, például a Higgs-bozon tömege kvantumkorrekciót érjen el a Planck-féle skálákon? A szuperszimmetria, az extra dimenziók vagy csak az antropikus finomhangolás a megoldás erre a problémára?
• 11. Mágneses monopólus. Voltak-e részecskék – „mágneses töltés” ​​hordozói a korábbi korszakokban magasabb energiákkal? Ha igen, vannak ma? (Paul Dirac kimutatta, hogy bizonyos típusú mágneses monopólusok jelenléte megmagyarázhatja a töltés kvantálását.)
• 12. A proton bomlása és a nagy egyesülés. Hogyan kombinálható a kvantumtérelmélet három különböző kvantummechanikai alapvető kölcsönhatása? Miért teljesen stabil a legkönnyebb barion, ami egy proton? Ha a proton instabil, mennyi a felezési ideje?
• 13. Szuperszimmetria. Megvalósul a tér szuperszimmetriája a természetben? Ha igen, mi a szuperszimmetria-törés mechanizmusa? Stabilizálja-e a szuperszimmetria az elektrogyenge skálát azáltal, hogy megakadályozza a nagy kvantumkorrekciókat? A sötét anyag világos szuperszimmetrikus részecskékből áll?
• 14. Az anyag generációi. Háromnál több kvark és lepton generáció létezik? A generációk száma összefügg a tér dimenziójával? Miért vannak egyáltalán nemzedékek? Van-e olyan elmélet, amely az első elvek alapján megmagyarázná egyes kvarkokban és leptonokban a tömeg jelenlétét bizonyos generációkban (Yukawa kölcsönhatáselmélet)?
• 15. Az alapvető szimmetria és a neutrínók. Milyen természetűek a neutrínók, mekkora a tömegük, és hogyan alakították az univerzum evolúcióját? Miért van ma több anyag az Univerzumban, mint antianyag? Miféle láthatatlan erők jelen voltak a világegyetem hajnalán, de az univerzum fejlődése során eltűntek a szem elől?
• 16. Kvantumtér elmélet. Kompatibilisek-e a relativisztikus lokális kvantumtérelmélet elvei egy nemtriviális szórómátrix létezésével?
• 17. Tömeg nélküli részecskék. Miért nem léteznek spin nélküli tömeg nélküli részecskék a természetben?
• 18. Kvantumkromodinamika. Melyek az erősen kölcsönható anyagok fázisállapotai, és milyen szerepük van a térben? Mi a nukleonok belső szerkezete? Az erősen kölcsönható anyagok milyen tulajdonságait jósolja a QCD? Mi szabályozza a kvarkok és gluonok átmenetét pi-mezonokká és nukleonokká? Mi a szerepe a gluonoknak és a gluonok kölcsönhatásainak a nukleonokban és magokban? Mi határozza meg Főbb jellemzők QCD és mi a kapcsolatuk a gravitáció és a téridő természetével?
• 19. Atommag és nukleáris asztrofizika. Milyen természetűek azok a nukleáris erők, amelyek protonokat és neutronokat kötnek stabil atommagokká és ritka izotópokká? Mi az oka az egyszerű részecskék összetett magokká való egyesülésének? Mi a neutroncsillagok és a sűrű maganyag természete? Mi az elemek eredete a térben? Melyek azok a nukleáris reakciók, amelyek mozgatják a csillagokat és okozzák azok felrobbanását?
• 20. A stabilitás szigete. Melyik a létező legnehezebb stabil vagy metastabil mag?
• 21. A kvantummechanika és a megfelelési elv (néha kvantumkáosznak nevezik). Vannak a kvantummechanikának preferált értelmezései? Hogyan vezet az általunk látott valósághoz a valóság kvantumleírása, amely olyan elemeket tartalmaz, mint az állapotok kvantum-szuperpozíciója és a hullámfüggvény összeomlása vagy a kvantumdekoherencia? Ugyanezt megfogalmazhatjuk a mérési feladat segítségével is: mi az a "mérés", ami miatt a hullámfüggvény egy bizonyos állapotba kerül?
• 22. Fizikai információk. Vannak olyan fizikai jelenségek, mint például a fekete lyukak vagy a hullámfüggvény összeomlása, amelyek visszavonhatatlanul tönkreteszik korábbi állapotukra vonatkozó információkat?
• 23. Mindennek elmélete ("Theories of the Grand Unification"). Van olyan elmélet, amely megmagyarázza az összes alapvető fizikai állandó jelentését? Van-e olyan elmélet, amely megmagyarázza, hogy a standard modell mérőváltozatlansága miért olyan, amilyen, miért van a megfigyelt téridőnek 3 + 1 dimenziója, és miért olyanok a fizika törvényei, amilyenek? Változnak az „alapvető fizikai állandók” az idő múlásával? A részecskefizikai szabványmodellben szereplő részecskék valójában más részecskékből állnak, amelyek olyan szorosan kötődnek, hogy a jelenlegi kísérleti energiák mellett nem figyelhetők meg? Vannak-e olyan alapvető részecskék, amelyeket még nem figyeltek meg, és ha igen, melyek azok, és mik a tulajdonságaik? Vannak-e olyan megfigyelhetetlen alapvető erők, amelyek az elmélet szerint megmagyarázzák a fizika egyéb megoldatlan problémáit?
• 24. Mérő invariancia. Valóban léteznek nem Abel-féle mérőműszer-elméletek, amelyekben rés van a tömegspektrumban?
• 25. CP szimmetria. Miért nem marad meg a CP-szimmetria? Miért marad fenn a legtöbb megfigyelt folyamatban?
• 26. Félvezető fizika. A félvezetők kvantumelmélete nem tud pontosan kiszámítani egyetlen félvezető állandót.
• 27. A kvantumfizika. A Schrödinger-egyenlet pontos megoldása sokelektronos atomokra nem ismert.
• 28. Két nyaláb egy akadály általi szórásának problémáját megoldva a szórási keresztmetszet végtelenül nagynak bizonyul.
• 29. Feynmánium: Mi lesz a 137-nél nagyobb rendszámú kémiai elemmel, aminek következtében az 1s 1 elektronnak a fénysebességet meghaladó sebességgel kell mozognia (a Bohr-féle atommodell szerint)? A Feynmánium az utolsó fizikailag létező vegyszer? A probléma körülbelül 137 cellánál jelentkezhet, ahol a nukleáris töltéseloszlás kiterjedése eléri végpontját. Lásd a kiterjesztett cikket periódusos táblázat elemek és szakasz Relativisztikus hatások.
• 30. Statisztikai fizika. Az irreverzibilis folyamatoknak nincs olyan szisztematikus elmélete, amely lehetővé tenné bármely adott fizikai folyamat mennyiségi számítását.
• 31. Kvantumelektrodinamika. Vannak-e gravitációs hatások, amelyeket az elektromágneses tér nullponti oszcillációi okoznak? Nem ismert, hogy a nagyfrekvenciás tartományban a kvantumelektrodinamika kiszámításakor hogyan lehet egyszerre teljesíteni az eredmény végességének, a relativisztikus invarianciának és az összes alternatív valószínűség eggyel egyenlő összegének feltételeit.
• 32. Biofizika. A fehérje makromolekulák és komplexeik konformációs relaxációjának kinetikájára nincs kvantitatív elmélet. Nincs teljes elmélet az elektrontranszferről a biológiai struktúrákban.
• 33. Szupravezetés. Elméletileg lehetetlen megjósolni egy anyag szerkezetének és összetételének ismeretében, hogy csökkenő hőmérséklet mellett szupravezető állapotba kerül-e.