世界七大物理难题

Question

如题所述

Answer 1

1. 所有物理参数是否都可以计算，或者有些参数由于历史或量子力学的偶然事件而无法计算？这是关于爱因斯坦提出的问题：上帝在创造宇宙时是否有所选择？这个宇宙大爆炸的背后，光速、电子电荷、普朗克常数等数值是否有着深藏的逻辑？
2. 如何利用量子引力解释宇宙的起源？现代物理学的两大理论——标准模型和广义相对论——分别描述了亚原子粒子和引力。物理学家一直希望将这两个理论结合起来，形成一个“万物至理”，以更深入地理解宇宙的起源。超弦理论，或称M理论，是实现这一融合的主要候选理论。
3. 质子的寿命有多长，我们如何理解这个问题？曾经，人们认为质子是稳定的，不会分裂成更小的颗粒。然而，在70年代，理论物理学家发现，他们提出的各种可能的大一统理论暗示：质子必须是不稳定的。在极其偶然的情况下，质子会分裂。然而，至今为止，质子的死亡率是零，这意味着要么质子非常稳定，要么它们的寿命非常长。
4. 自然界是否存在超对称？如果是，超对称性是如何破灭的？许多物理学家认为，要统一所有作用力，需要证明两种差异极大的粒子实际上存在密切的关系，这种关系就是超对称现象。然而，物理学家还需要解释这种对称性破灭的原因。
5. 为什么宇宙表现为一个时间维数和三个空间维数？这并不意味着宇宙原本就是这样。根据超弦理论，实际上还有另外六个维数，每一维都呈卷曲状，非常微小，无法察觉。
6. 宇宙常数为何有其自身的数值？它是否为零，是否真正恒定？最近，宇宙学家的观测发现，宇宙可能膨胀得越来越快，这需要一个叫做宇宙常数的数字来描述这种加速。然而，这个常数的真实数值和性质仍然是一个谜。
7. M理论的基本自由度是多少？这一理论是否真实地描述了自然？超弦理论有5个不同的版本，人们一直不清楚哪一个描述了宇宙。M理论的出现使得这个问题变得更加复杂。
8. 黑洞信息悖论的解决方法是什么？根据量子理论，信息是不会从宇宙中消失的。然而，物理学家基普·索恩、约翰·普雷希尔和斯蒂芬·霍金提出了一个假设：如果你把一本大不列颠百科全书扔进黑洞中，那些特定的书本里的信息将被吞没，并永远地消失。但人们觉得这是不可能的。
9. 何种物理学能够解释基本粒子的重力与其典型质量之间的巨大差距？为什么重力比其他的作用力要弱得多？一种说法是，重力实际上要大得多，只是看上去比较弱。
10. 我们能否定量地理解量子色动力学中的夸克和胶子约束以及质量差距的存在？量子色动力学是描述强核子力的理论。根据这个理论，这些微小的亚粒子永远受到约束。然而，物理学家还没有最终证明夸克和胶子永远不能逃脱约束，也不能解释为什么所有能感受强作用力的粒子必须至少有一丁点儿的质量。