1900 sa den brittiska fysikern Lord Kelvin:”Det finns inget nytt i fysiken som kan upptäckas. Allt som återstår är att göra mer och mer exakta mätningar. Från 1900, över tre decennier, utvecklade emellertid forskare kvantmekanik, vilket visade sig vara oförenligt med allmän relativitet, vilket gav upphov till en av de djupaste motsägelserna i fysiken.
Idag skulle ingen forskare våga påstå att vår fysiska kunskap om universum närmar sig slutförd. Tvärtom, med varje ny upptäckt verkar det som att det bara finns fler olösta frågor. Naked Science presenterar ett urval av de största olösta mysterierna inom fysik.
Vad är mörk energi?
Universum fortsätter att expandera snabbare och snabbare, trots att huvudkraften som verkar i den - dragkraften eller gravitationen - motverkas. Med tanke på detta har astrofysiker föreslagit att det finns ett osynligt medel som motverkar denna allvar. De kallar det mörk energi. I den allmänt accepterade förståelsen är mörk energi en "kosmologisk konstant", en omistlig egenskap i rymden själv, som har "negativt tryck". Ju mer utrymme expanderar, desto mer skapas det (utrymme) och med det mörk energi. Baserat på de observerade tillväxthastigheterna i universum har forskare kommit fram till att mörk energi måste stå för minst 70% av universumets totala innehåll. Men det är fortfarande inte klart vad det är och var man ska leta efter det.
Foto: livescience.com
Kampanjvideo:
Vad är mörk materia?
Uppenbarligen absorberar eller släpper inte omkring 84% av ämnet i universum. Mörk materia kan inte ses direkt. Dess existens och egenskaper är fixerade på grund av dess gravitationseffekt på synligt material, strålning och förändringar i universums struktur. Denna mörka substans genomsyrar utkanten av galaxen och består av "svagt samverkande massiva partiklar." Hittills har ingen av detektorerna kunnat detektera dessa partiklar.
Foto: livescience.com
Varför finns”tidens pil”? Tiden går framåt. Denna slutsats kan dras baserat på en egenskap i universum som kallas "entropi", som definieras som nivån för ökande störning. Det finns inget sätt att vända den ökade entropin efter att det redan har hänt. "Tidens pil" är ett koncept som beskriver tiden som en rak linje från det förflutna till framtiden. "I alla processer finns det en dedikerad riktning i vilken processerna går av sig själva från ett mer ordnat tillstånd till ett mindre ordnat." Men huvudfrågan är denna: varför var entropin på en låg nivå vid tidpunkten för universums födelse, då ett relativt litet utrymme fylldes med kolossal energi?
Foto: livescience.com
Finns det parallella universum?
Astrofysiska bevis tyder på att rymdkontinuumet kan vara "platt" snarare än krökt, vilket innebär att det fortsätter på obestämd tid. Om så är fallet, är vårt universum bara en av den oändligt stora multiversen. Enligt beräkningar som gjordes 2009 av fysikerna Andrei Linde och Vitaly Vanchurin, efter Big Bang, bildades tio till den tionde kraften till den tionde kraften till den sjunde makten (10 ^ 10 ^ 10 ^ 7) universum. Massa. Mycket av. Om det finns parallella universum, hur kan vi någonsin upptäcka deras närvaro?
Foto: livescience.com
Varför finns det mycket mer materia än antimateria?
I själva verket är frågan inte varför det finns mer substans än motsatt laddade antimateria, utan varför något finns alls. Vissa forskare spekulerar i att efter Big Bang var materia och antimateria symmetriska. Om detta var så skulle världen vi ser omedelbart förstöras - elektroner skulle reagera med anti-elektroner, protoner - med anti-protoner, och så vidare, och bara lämna ett stort antal "nakna" fotoner. Men av någon anledning finns det betydligt mer materia än antimateria, vilket gör att vi alla kan existera. Det finns ingen allmänt accepterad förklaring till detta.
Foto: livescience.com
Hur mäter kollaps av kvantvågfunktioner?
Inom det konstiga området för fotoner, elektroner och andra elementära partiklar är kvantmekanik en lag. Partiklar uppför sig inte som små bollar, de agerar som vågor som reser över enorma områden. Varje partikel beskrivs av en vågfunktion, som indikerar dess möjliga placering, hastighet och andra egenskaper. I själva verket har en partikel ett intervall av värden för alla egenskaper tills den uppmättes experimentellt. Vid detektions ögonblicket kollaps dess vågfunktion. Men hur och varför kollapsar mätningar av partiklar i verkligheten som vi uppfattar för deras våg? Frågan om mätproblemet kan verka esoteriskt, men vi måste fortfarande närma oss förstå vad vår verklighet är och huruvida det finns alls.
Foto: livescience.com