Актуальные проблемы теоретической физики: филосовские, научные, экологические

Актуальные и нерешенные проблемы современной физики

Иван Иван 25 Сентябрь 2017 1 764 Время чтения:
Содержание
Содержание

    проблемы современной физики

    Актуальные проблемы – значит важные для данного времени. Когда-то актуальность проблем физики была совсем иной. Решались вопросы типа «почему ночью становится темно», «почему дует ветер» или «почему вода мокрая». Давайте посмотрим, над чем ломают головы ученые в наши дни. Несмотря на то, что мы можем все полнее и подробнее объяснить окружающий мир, вопросов со временем становится все больше. Ученые устремляют мысли и приборы в глубины Вселенной и дебри атомов, находя там такие вещи, которые пока не поддаются объяснению.

    Нерешенные проблемы физики

    Часть актуальных и нерешенных вопросов современной физики носит чисто теоретический характер. Некоторые проблемы теоретической физики просто невозможно проверить экспериментально. Еще одна часть – это вопросы, связанные с экспериментами. Например, эксперимент не согласуется с ранее разработанной теорией. Существуют также прикладные задачи. Пример: экологические проблемы физики, связанные с поиском новых источников энергии. Наконец, четвертая группа – чисто философские проблемы современной науки, ищущие ответ на «главный вопрос смысла жизни, Вселенной и всего такого».

    Ответ на вопрос смысла жизни, Вселенной и всего такого
    Ответ на вопрос смысла жизни, Вселенной и всего такого

    Темная энергия и будущее Вселенной

    Согласно сегодняшним представлениям Вселенная расширяется. Причем по данным анализа реликтового излучения и излучения сверхновых, расширяется с ускорением. Расширения происходит за счет темной энергии. Темная энергия – это неопределенный вид энергии, который был введен в модель Вселенной для объяснения ускоренного расширения. Темная энергия не взаимодействует с материей известными нам способами, и ее природа – большая загадка. Есть два представления о темной энергии:

    • Согласно первому она заполняет Вселенную равномерно, то есть является космологической константой и имеет постоянную энергетическую плотность.
    • Согласно второму динамическая плотность темной энергии меняется в пространстве и времени.

    В зависимости от того, какое из представлений о темной энергии верно, можно предположить дальнейшую судьбу Вселенной. Если плотность темной энергии растет, то нас ждет Большой разрыв, в котором вся материя развалится. Еще один вариант – Большое сжатие, когда гравитационные силы победят, расширение остановится и сменится сжатием.  При таком сценарии все, что было во Вселенной, сначала коллапсирует в отдельные черные дыры, а потом схлопнется в одну общую сингулярность.

    Множество неразрешенных вопросов связано с черными дырами и их излучением. Читайте отдельную статью об этих загадочных объектах.

    Темная энергия занимает 74% в составе Вселенной
    Темная энергия занимает 74% в составе Вселенной

    Материя и антиматерия

    Все, что мы наблюдаем вокруг себя – материя,  состоящая из частиц. Антиматерия – это вещество, состоящее из античастиц. Античастица – это двойник частицы. Единственное отличие частицы и античастицы – это заряд. Например, заряд электрона – отрицательный, тогда как его двойник из мира античастиц – позитрон – имеет такой же по величине положительный заряд.  Получить античастицы можно в ускорителях частиц, однако никто не встречал их в природе.

    При взаимодействии (столкновении) материя и антиматерия аннигилируют, в результате образуются фотоны. Почему во Вселенной преобладает именно вещество – большой вопрос современной физики. Предполагается, что эта асимметрия возникла в первые доли секунды после Большого взрыва. Ведь если бы вещества и антивещества было поровну, все частицы бы аннигилировали, оставив в результате только фотоны.  Есть предположения, что дальние и совсем неизученные области Вселенной заполнены антивеществом. Но так ли это, еще предстоит выяснить, проведя огромную мозговую работу.

    Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

    Электрон и позитрон
    Электрон и позитрон

    Теория всего

    Есть ли теория, которая может объяснить абсолютно все физические явления на элементарном уровне? Наверное, есть. Другой вопрос - можем ли мы до нее додуматься. Теория всего, или Теория Великого объединения – это теория, которая объясняет значения всех известных физических констант и объединяет 5 фундаментальных взаимодействий:

    • сильное взаимодействие;
    • слабое взаимодействие;
    • электромагнитное взаимодействие;
    • гравитационное взаимодействие;
    • поле Хиггса.

    Кстати, о том, что такое бозон Хиггса и почему он так важен, вы можете почитать в нашем блоге.

    Среди множества предложенных теорий всего ни одна не прошла экспериментальную проверку. Одним из самых перспективных направлений в этом вопросе является объединение квантовой механики и общей теории относительности в теорию квантовой гравитации. Однако данные теории имеют разные области применения, и пока что все попытки их объединения приводят к расходимости, которую не удается убрать.

    Квантовая гравитация
    Квантовая гравитация

    Сколько существует измерений?

    Мы привыкли к трехмерному миру. Можем двигаться в известных нам трех измерениях вперед-назад, вверх и вниз, чувствуя себя комфортно. Однако существует M-теория, согласно которой есть аж 11 измерений, лишь 3 из которых доступны нам.

    Представить это достаточно сложно, если не невозможно. Правда, для таких случаев существует математический аппарат, который помогает справиться с проблемой. Чтобы не взорвать мозг себе и Вам, мы не будем приводить математические выкладки из М-теории. Лучше приведем цитату физика Стивена Хокинга:

    Мы всего лишь развитые потомки обезьян на маленькой планете с ничем не примечательной звездой. Но у нас есть шансы постичь Вселенную. Это и делает нас особенными.

    М-теория, согласно которой существует 11 измерений
    М-теория, согласно которой существует 11 измерений

    Что говорить о далеком космосе, когда знаем далеко не все о нашем родном доме. Например, до сих пор нет четкого объяснения происхождению магнитного поля Земли и периодической инверсии его полюсов.

    Загадок и задач очень много. Такие же нерешенные задачи есть и в химии, астрономии, биологии, математике, философии. Разгадывая одну тайну, мы получаем две взамен. В этом и есть радость познания. Напомним, что с любой задачей, какой бы она не была сложной, Вам помогут справиться наши авторы. Проблемы обучения физике, как и любой другой науке, решаются гораздо легче, чем фундаментальные научные вопросы.

    Оцените материал
    1 764
    Комментарии отсутствуют
    Оставить комментарий
    {$ errors.username[0] $}
    Вы уже наш клиент? Авторизуйтесь.
    {$ errors.email[0] $}
    Пользователь с таким email уже существует! Авторизуйтесь.
    {$ errors.content[0] $}
    Оставляя комментарий, я соглашаюсь на обработку своих персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности