懸而未決的6大物理學難題,解決任何一個都能引發物理學大爆炸!
瞻天觀地
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一、物質由什麼組成?
物質由原子組成,原子由質子、中子和電子組成。而質子和中子又由更小的夸克組成,是否還有更小的基本粒子,至少現在不得而知。
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二、為什麼重力這麼奇怪?
我們對重力都很熟悉,而且愛因斯坦的廣義相對論提供了重力的數學模型,即空間翹曲。但是重力和其它三種已知基本作用力(電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用)相比,實在是太弱了。一種解釋是:除了已知的三維空間外,存在尚未探知的維度,重力洩入這些額外的維度。
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三、為什麼時光不能倒流?
自愛因斯坦以來,物理學家就把時間和空間合稱為四維的“時空”,但是空間和時間是不同的。我們可以在空間中自由移動,但是時間卻似乎只有一個方向。物理學家認為這可能和熱力學第二定律有關,熵隨時間的推移而增加,也許這就給了時間方向。但是為什麼早期宇宙的熵較低,科學家不得而知。
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四、反物質去哪了?
科學家在實驗室能創造出反物質,而且正反物質總是等量的。這也意味著,大爆炸創造出了等量的正反物質。但是,我們的周圍都是正物質,那反物質去哪了?一種猜想是:大爆炸產生的正物質比反物質多一些。大爆炸後,每100億份反物質對應100億外加1份正物質。這100億份正反物質湮滅了,只剩下1份正物質,這才有了我們。但是為什麼正物質比反物質多呢?不得而知。
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五、能否發現統一的物理定律?
現在我們有兩套理論解釋物理現象,愛因斯坦的廣義相對論和量子力學。前者適合宏觀領域,後者適合微觀領域。那有沒有統一的物理定律呢?科學家進行了嘗試,比較知名的有弦理論和環量子理論,不過這兩者尚未經過實驗證實。
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六、生命是如何從非生命物質進化來的?
科學家相信,在生物進化之前,存在化學進化,即簡單的無機物反應生成複雜的有機物。但是,是什麼激發了這個過程?
一種理論比較投機,認為生命是熵的必然結果,如果這個理論正確,那生命的出現就像水往低處流這麼稀鬆平常。而電腦模擬支持這種理論。模擬顯示:普通的化學反應會產生高度結構化的化合物。
2017-08-12
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