现代物理的难题

弘文巴蜀 2024-02-28 18:30:35

A. 万有引力的量子化: 目前的物理学包含了量子力学和相对论,但引力的量子化仍然是一个未解决的难题。科学家们正在寻找一种统一的理论,将引力纳入量子力学的框架中,以更好地理解微观和宏观世界之间的相互作用。

广义相对论是描述引力的理论,而量子力学是描述微观粒子行为的理论。这两者分别在宏观和微观尺度上发挥作用。然而,在极端条件下(如黑洞的奇点或宇宙初期),这两种理论的融合变得重要,导致我们尚未找到一种完全统一的理论。而且,尽管我们成功地量子化了电磁力,弱相互作用力以及强相互作用力,但引力的量子化却变得异常困难。简单看,量子力学(量子场论)使用了规范场论的数学框架,而广义相对论使用了一种不同的几何描述,广义相对论认为时空是弯曲的,量子力学在平坦时空中发挥作用。在尝试将引力与其他基本力统一时,遇到了很多困难。

总体来说,广义相对论和量子力学之间的矛盾反映了我们对于自然界最基本规律的理解尚未完善。寻找这两个理论的统一框架,即量子引力理论,是现代理论物理学的一个主要目标。

B. 测量和纠缠: 量子力学中著名的测量问题,即测量一个粒子的属性会导致它的态(波函数)崩溃成一个确定值,而量子纠缠表示两个或多个粒子之间存在一种状态联系,对其中一个的测量会立即影响到另一个,即使它们之间的距离很远。这种即时的影响看起来好像信息传递的速度超过了光速,违反了相对论的原则。纠缠现象表现出量子系统的非局域性,与相对论的局域性原则相冲突。

C. 暗物质和暗能量: 天文观测表明,宇宙中大约95%的物质和能量是暗物质和暗能量,目前我们几乎是不可见的。揭示暗物质和暗能量的性质是现代宇宙学中的一个重要问题。这些推测源于:宇宙中的可见物质(例如星体、气体等)无法解释整个宇宙的引力效应,因此推测存在一种不发光、不与电磁波相互作用的物质,即暗物质。与此同时,宇宙膨胀的观测数据表明,宇宙的膨胀速度正在加速,而传统的引力理论无法解释,由此想到引入暗能量。

D. 黑洞: 目前我们对黑洞的理解是基于相对论,但在量子力学的层面上,黑洞的性质仍然是一个谜。黑洞有很多奇异性质:

引力场强大,以至于连光也无法逃离,即距离黑洞表面一定距离内的区域,任何物体都无法逃离黑洞。这种引力场强度是传统物体所没有的。由于光无法逃离事件视界,我们对视界内部的情况几乎一无所知。这使得黑洞内部的结构和可能存在的奇异性质变得难以研究和解释。

奇点,黑洞模型中存在一个称为奇点的点,即质量集中成一个无限密度的点。在这个点上,时空曲率变得无穷大,这就是一个物理理论的矛盾之处。

信息悖论, 由于黑洞的强引力场,吞噬了进入其中的物质,有人提出黑洞是否会丧失物质的信息,即信息悖论。这与量子力学的原理产生了冲突,而目前还没有找到令人满意的解决方案。具体来说,根据量子力学的原理,物理系统的演化是可逆的,即理论上可以从任意时刻的状态回推到之前的状态。然而,当物质掉入黑洞时,由于黑洞极大的引力,我们无法获得有关黑洞内部的详细信息,包括那些进入黑洞的物质的信息。这违背了量子力学的原则,特别是信息的不可丧失性。

总之,黑洞的研究涉及到引力理论和量子力学的结合,即引力量子化的问题。

E. 量子场论中的基本力和粒子: 在量子场论中,研究基本粒子如何通过场相互作用,以及力是如何传播的。这包括强力、弱力和电磁力。理解这些基本力的本质,尤其是它们如何与引力相统一,是一个重要的问题,超弦理论是一种试图统一所有基本粒子和力的理论,但它仍然是一个正在发展的领域。

F. 宇宙初期和大爆炸: 宇宙的起源和演化的理解仍然面临许多问题,包括大爆炸的起因、宇宙膨胀的加速机制以及宇宙中早期的物质形态。

除此外,当代物理的一些重要难题,我们简单罗列

1.电子结构问题:

费米面和电子能隙: 解释固体中电子分布,费米面的形成以及电子带隙的产生机制。

输运: 研究电子等在材料中的输运行为,以及电导率、磁导率、热阻等性质。

2.相变和拓扑态问题:

相变问题: 物质在不同温度、压力等条件下的相变行为,包括凝固、熔化、磁性相变等。

超越朗道框架的相变:如拓扑绝缘体和拓扑超导体(发现和研究新型拓扑态材料,展现出在边界态上的特殊性质)、KT相变(一种经典的拓扑相变),凝聚态物质中的量子效应——量子霍尔效应: 揭示在强磁场下电子系统的拓扑态,导致霍尔电导的整数量子效应。量子自旋液体: 研究具有量子自旋相互作用的系统,探索新奇的量子态和量子激发。

3.低维与低温系统:

二维电子气体: 研究具有二维电子结构的材料,展现出量子霍尔效应等独特现象。

纳米结构和低维材料: 制备和研究具有纳米尺度特征的材料,如量子点、纳米线等。

玻色-爱因斯坦凝聚: 研究在极低温下玻色子聚集成一种量子态,形成玻色-爱因斯坦凝聚。

4.超导和超流:

BCS理论和超导机制: 解释超导现象的BCS理论,以及不同超导机制的研究。

超流: 理解超流体在零电阻状态下的行为和应用,例如磁悬浮和量子涡旋。

5. 非线性光学: 探索光的强光场下发生的非线性效应,如谐波产生、自聚焦等。

新型光学材料性质与制备,如

光子晶体: 设计和研究具有光子带隙的结构,用于光学信息处理和传输。

超材料: 制造和应用具有特殊光学性质的材料,如负折射率材料等。

6.流体动力学基础问题:

Navier-Stokes方程: 解决流体运动的基本方程,特别是在不同边界条件和流体性质下的解析解和数值解。

湍流: 理解湍流的产生和发展机制,以及流体运动中的不稳定性和相变。

7.等离子体基础问题:

等离子体波动和振荡: 研究等离子体中的电磁波、声波和其他波动现象,包括等离子体波的传播和耦合。

磁流体运动: 解决在磁场中的流体运动,特别是等离子体在强磁场中的行为。

等离子体输运: 研究等离子体中能量、粒子和动量的输运过程,包括碰撞和湍流输运。

等离子体辐射过程: 理解等离子体中的辐射产生和传播,如核聚变反应中的辐射。

恒星和行星际等离子体: 研究星际介质、恒星大气和行星磁层中的等离子体行为。

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评论列表
  • 2024-05-20 10:30

    解释光电效应是个笑话。物理机制根本木有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应是毒药祸害!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞必然会加速。迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。……光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小也测不到,近似为惯性系。

  • 2024-05-20 10:30

    自发裂变反应的预测和发现,是原子能利用的直接原因。与爱因斯坦有啥关系?质量亏损是他发现的吗?不知道他如何将沙子变成能量?如何将能量变成质量?篡改美女“动能公式(天天到处用)”把她变性成和尚“质能方程(看到人家核弹成功了,他居然假惺惺地说后悔编造了狗屎造核弹方程)”………这个莫名其妙的数学“能量”是动能还是势能?如何与质量运动发生作用?——解释光电效应?物理机制根本木有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。对比牛顿对“引力”必要充分真实的严谨归纳,是不是荒唐的笑话???——原来他还干过采用牛顿引力常数否定万有引力定律的丑事!——相对论篡改伽利略变换,洛伦兹遗憾的说“对于我,只有真正的时间,。。。都是爱因斯坦干的(破坏时间基本概念的荒唐事?)”

  • 2024-05-20 10:31

    悖论斯坦,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学的核心根基——确定性。祸害数学,祸害物理,终身搞骗,祸害极大极深极广。………是恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!!狗屎都有用,欺骗有啥用?迷信蔑视自然的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,自然科学的基础就玩完了!

  • 2024-05-20 10:31

    波只是一种粒子宏观时空分布不均匀,水波/沙丘波到处都有,是粒子构成的,有波粒二象性???波是一种物质???以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,不是笑话是什么???破坏了认知自然的核心根基“确定性” ………场::只能由源完全确定,不可观测(源力不是场力,源能量不是场能量),不必要的,无质量无运动的多余虚幻想象。……地球场给你引力,你给地球场引力,然后地球场给地球引力。这是笑话!!!~~~场与波都是捕风捉影之法,意义很小,破坏巨大。……伟大的赫兹证明电磁波的实验,激励源都是电火花,当然是光子。用了电磁波来解释而已,电磁波理论是有用的数学方法。一个具体问题::电流磁场与电子磁矩啥关系???

  • 2024-05-20 10:31

    质能方程,泛化虚化破坏能量公理概念,>>远远胜过,任何东西能变油+油能变任何东西。。。到底是质量获得能量还是质量变成能量??? ………动能公式,清清楚楚明明白白,到处用天天用,是质量获得能量的经典公理。………能量概念清清楚楚,是对物质运动状态的描述,居然敢欺骗说物质与能量等效???何其狂妄可笑???………他爸爸有动能,他爸爸也有势能,动能和势能都能变成他爸爸。他到底有多少爸爸呀?

  • 2024-05-20 10:29

    自然绝对诚实,有确定性!!掷骰子结果是确定的。不观测就不能确定,观测方法不足,也不能确定。空间连续可入,位置精度没有任何极限,对应的速度当然也没有极限。电荷质量粒子大小不连续,电磁引力斥力也不连续(衍射条纹),都不是运动不连续不确定。测不准原理肯定是骗!观测能力不足一直都是人类认知自然的障碍,是不确定的源头 ,不奇怪。———测量精度与不确定是观测能力问题,不是物质属性,无关真假,当然不能用来否定或验证公理(自然有无之真)。真假确定性是科学的根本,“波粒二象性”是以真假不辨来祸害人类认知的核心根基———确定性。科学追求确定性,骗子招摇过市鼓吹不确定,是啥意思???他妈妈超重1克还是他妈妈吗?

  • 2024-05-20 10:31

    时光倒流是数学当物理的骗术!………都是毫无意义的思想实验。8分钟前的太阳光,几十亿年前的遥远星光,地层中几万年前的琥珀苍蝇,以及所谓的超光速观测,。。。只是影响一些意识信息,用光(超音速)观测雷电,用声音观测雷电,都不能改变雷电本身。木啥实质影响。很多是为了欺骗。看到他妈妈两岁的照片,宇宙就时光倒流了???

  • 2024-05-20 10:30

    引力是空间弯曲???空间对质量有力的作用???空间还知道质量的大小(穿越时间有变化)???有作用力和反作用力?空间不可入吗???没见过鬼,只见装鬼。👻两个质点靠在一起,质量引力的作用力和反作用力,空间往哪个方向弯呢?骗子知道吗?………质量随相对速度变化吗?相对速度无穷多。静质量是相对哪个速度参考系呢?各个方向相对速度不一样,难道各个方向质量不同吗???

  • 2024-05-20 10:29

    悖论斯坦五大骗术:: ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗),由反公理假说演绎方程(骗),号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 三流数学假装物理,创造虚幻数学“物理概念”,破坏基本概念和认知体系。尽搞些莫名其妙的虚幻数学“时空”、虚幻数学“质量”、虚幻数学“能量”。站在不同位置赏月(三维)的是人,看昨天明天日出(四维)的是活鬼(悖论斯坦)。 ——3. 以必然有不确定性的精度攻击确定性的引力公理,以认知进化否定绝对真理。以宏观现象为基础的电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足,以太灾难不奇怪,他却借机破坏伽利略变换(惯性系如同pi都是好用的抽象认知理想概念)! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人,不搞二象性。 ——5. 胡编难知,解释稀奇,无耻于悖论(脑袋小脸皮厚)。面对稀奇未知……诚实的人哑口无言,骗子天花乱坠!………水星进动证明的大笑话:—— A.号称公理证明是欺骗。 ——B.忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?不是活见鬼就是见活鬼。

  • 2024-05-20 10:31

    观测归纳是经典物理,不确定/概率/不知道/假说/的东西也成了物理???用数学与创造假说当物理研究未知的大笑话。撒网捕鱼只能是概率,鱼摊买鱼是计算(物理公理已知)。观测树上苹果数量是确定的,猜测树上苹果数量当然不确定。不确定是观测属性,不是运动属性。哪里会有荒唐的测不准原理???鬼扯的光速不变,具有无穷的运动精度!胡编的测不准原理,居然与光速不变是同伙!!!创造假说宏观微观不同?相对速度哪有谁高谁低?笑死人。精度高低是观测能力问题不可能是真理,也不能否定真理。自然的有无才是真。骗子当然能猜中骰子,号称证明公理公设必然是骗!

  • 2024-05-20 10:29

    三维空间是观测归纳所得公理表达,不证自明。……绝对时空是真理,相对时空是创造假说,是悖论欺骗。………数千年的绝对时空观,被骗子斯坦创造假说祸害了(相对时空—相对论)。………任何空间位置引力场都是唯一的处处不同的不断变化的,如何空间相对?任何相对移动都必然影响物理定律(惯性系和pi一样都是强大的认知抽象)。意识时间有绝对顺序,如何相对?改变时间方向?改变时间参考点?将古罗马移动到未来?如何抹去遗存和记忆???演绎必须从公理出发,由相对时空悖论出发演绎出狗屎场方程狗屎造核弹方程,不是笑话是什么???

弘文巴蜀

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