物理学上空:现在至少有三朵大的...

  • 哈勃观察员
  • 2022-07-20 03:03:33
物理学上空:现在至少有三朵大的、几十朵小的乌云!

纵观物理学发展史,有两次大的巅峰时期。第一次是以伽利略和牛顿为代表的实验科学的兴起,第二次是相对论和量子力学的崛起。
但21世纪迄今为止,物理学没有再出现颠覆性理论,反而留下了更多的乌云。今天,物理学在理论与实验上存在亟待解决的至少有三大乌云。
一是量子力学与引力的矛盾。在理论层面上,量子力学和广义相对论不兼容,也就是说引力子目前还没有找到,其引力子还未被纳入标准模型。解决的方案就是超弦理论,M理论甚至是圈量子引力理论。这些理论基本上没有手段可以验证,超弦理论甚至沦为数学上的自嗨。
二是暗物质和暗能量的探索。在宇宙层面,暗物质和暗能量是否确凿无疑地存在?即便大多数科学支持暗物质和暗能量的存在,但是其信心仅仅来自无法解释的星系旋转现象引发的额外引力猜想,以及宇宙加速膨胀导致的能量缺失现象,各国的探测器找了多年也没找到暗物质的蛛丝马迹。
三是正反物质不对称的原因。按照宇宙大爆炸理论的结果,爆炸之初会产生同等量的正物质和反物质。而且在爆炸之初,大部分正反物质会湮灭并释放了巨大能量,可为什么同等量的正反物质没有湮灭完全?现在的宇宙绝大数是由正物质主导的,这多余出的正物质势必意味着同等量的反物质消失。这些反物质的去向是科学家无法解释的。
这三朵乌云全都是在20世纪被科学家提出的,驱散其中任何一朵,都必将在物理学史上留下浓墨重彩的一笔。
除了上述三大乌云之外,理论预测和实验观察产生数量级冲突矛盾的真空能量密度问题(简称真空灾变问题)、是否存在四维空间甚至更高维空间(简称高维度问题)、磁单极在宇宙爆炸之初是否存在过、以及中微子震荡等几十种“小”问题也都无法做出解释。
这些问题的解决注定会掀起新的物理学革命,但21世纪已过了20多年,至今还没有看到解决的曙光。(改编自科学认识论)
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