物理學科上的 18個未解之艱難題目

2023-04-19 | 來源: 煎蛋網 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

但是，奇點是否可以在沒有事件視界的情況下形成，這仍然是一個開放的問題。如果它們真的存在，那麼愛因斯坦的廣義相對論將需要修訂，因為在太接近奇點的系統中它會失效。裸奇點也可能充當蟲洞，這也將是時光機——盡管自然界沒有這方面的證據。

10、違反電荷-空間對稱性

如果將一個粒子與其反物質同胞交換，物理定律應該保持不變。因此，例如，帶正電荷的質子應該看起來與帶負電荷的反質子相同。這就是電荷對稱性原理。如果交換左右，物理定律再次應該看起來相同。這就是空間對稱性。兩者在一起被稱為CP對稱性。大多數時候，這條物理規則不會被違反。但是，某些奇異粒子違反這種對稱性。麥克尼斯說，這就是為什麼這很奇怪。“量子力學中不應該有任何違反CP的情況，”他說。“我們不知道為什麼會這樣。”

如果交換一個粒子及其反物質同胞，定律理應保持不變。所以質子帶正電，應與反質子帶負電看起來相同。這是電荷對稱原理。如果左右交換，定律再度應相同。這是空間對稱。兩者合稱CP對稱。多數時候此物理規則不違反。然某些奇異粒子違反此對稱。麥克尼斯說，故此奇怪。“量子力學中不應違反CP，”他說。“我們不知為何如此。”

若將一粒子其反物質同類換置，定則應相同。故正電質子應與負電反質子相同。此為電荷對稱原理。若左右換置，定則再應相同。此為空間對稱。兩者合稱CP對稱。通常此物理規則不違反。然某些奇特粒子違反此對稱。麥克尼斯說，故奇怪。“量子力學中不應違反CP，”他說。“我們不知何故如此。”

11、當聲波產生光時

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盡管許多未解之謎源自粒子物理學，但某些謎題可以在實驗室的工作台上觀察到。聲發光就是其中之一。如果你在水中產生聲波，會形成氣泡。這些氣泡是低壓區域，外部高壓會推擠低壓空氣，氣泡很快就會坍縮。當這些氣泡坍縮時，會發出光，閃光持續萬億分之一秒。

問題是，光的來源尚不清楚。理論范圍從微型核聚變反應到某種電放電，甚至是氣泡內氣體的壓縮加熱。物理學家已經測量了氣泡內極高的溫度，高達數萬華氏度，並拍攝了它們產生的光。但是，沒有令人信服的解釋說明聲波如何在氣泡中產生這些光。

12、標准模型之外是什麼？

標准模型是有史以來最成功的物理理論之一。它經受住了40年來檢驗它的各種實驗，新實驗繼續顯示它是正確的。標准模型描述了組成我們周圍一切的粒子的行為，也解釋了為什麼，例如，粒子具有質量。事實上，2012年發現的希格斯玻色子(給予物質質量的粒子)是歷史性的裡程碑，因為它確認了長期以來預測其存在的預測。但標准模型並不能解釋一切。標准模型已經成功預測了許多東西，例如希格斯玻色子、W和Z玻色子(它們調控放射性的弱相互作用)以及誇克，所以很難看出物理學可能超越它。盡管如此，大多數物理學家同意標准模型並不完整。有幾個競爭理論可以作為更完整的模型，弦論就是其中一個模型，但到目前為止，沒有一個理論被實驗明確證實。

13、基本常數

無量綱常數是沒有單位的數。光速，例如，以米每秒(或每秒18萬6282英裡)為單位進行測量。與光速不同，無量綱常數沒有單位，可以測量，但無法從理論中推導，而光速等常數可以。

在天文學家馬丁·裡斯的書《只有六個數字：塑造宇宙的深層力量》(Basic Books，2001年)中，他重點介紹了他認為對物理學至關重要的某些“無量綱常數”。事實上，這遠不止六個;標准模型中約有25個。