Теоретски проблеми Вметнете од Wikipedia.Psychedelic - август 2013 година Подолу е листа на нерешени проблеми во модерната физика. Некои од овие проблеми се од теоретска природа, што значи дека постоечки теориине можат да објаснат одредени

ГЛАВА 14 РЕШЕНИЕ ВО ПОТРАГА ПО ПРОБЛЕМ ИЛИ МНОГУ ПРОБЛЕМИ СО ИСТО РЕШЕНИЕ? ПРИМЕНА НА ЛАСЕРИТЕ Во 1898 г. Велс во својата книга „Војна на световите“ го замислил преземањето на Земјата од страна на Марсовци, кои користеле смртни зраци кои лесно можеле да поминат низ тули, да палат шуми и

II. Социјална странапроблеми Оваа страна на проблемот е, без сомнение, најважна и најинтересна. Со оглед на неговата голема сложеност, овде ќе се ограничиме само на најопштите размислувања.1. Промени во светската економска географија Како што видовме погоре, цената

1.2. Астрономски аспект на проблемот ACO Прашањето за проценка на значењето на опасноста од астероид-комет е поврзано, пред сè, со нашето знаење за популацијата сончев системмали тела, особено оние кои можат да се судрат со Земјата. Астрономијата дава такво знаење.

Нови проблеми на космологијата Да се ​​вратиме на парадоксите на нерелативистичката космологија. Да се ​​потсетиме дека причината за гравитациониот парадокс е тоа што за недвосмислено да се одреди гравитационото влијание, или нема доволно равенки, или нема начин правилно да се постави

Поглавје 9. Проблеми со обединувањето Во 1947 година, штотуку дипломирал на постдипломско училиште, Брис Девит го запознал Волфганг Паули и му рекол дека работи на квантизација. гравитациско поле. Девит не разбра зошто двата големи концепти на 20 век - квантната физикаи општа теорија

Есеј

во физиката

на тема:

„Проблеми на модерната физика“

Да почнеме со проблемот што привлекува сега најголемо вниманиефизичари, на што веројатно работи најголем бројистражувачи и истражувачки лабораторииниз целиот свет, е проблемот со атомското јадро и, особено, како негов најрелевантен и важен дел, таканаречениот проблем со ураниумот.

Беше можно да се утврди дека атомите се состојат од релативно тешко позитивно наелектризирано јадро опкружено со одреден број електрони. Позитивниот полнеж на јадрото и негативните полнежи на електроните што го опкружуваат се поништуваат еден со друг. Генерално, атомот изгледа неутрален.

Од 1913 до речиси 1930 година, физичарите на највнимателен начин ги проучувале својствата и надворешни манифестациитаа атмосфера на електрони што го опкружува атомското јадро. Овие студии доведоа до единствена, целосна теорија која откри нови закони за движење на електроните во атомот, претходно непознати за нас. Оваа теорија се нарекува квантна, или бранова, теорија на материјата. Подоцна ќе се вратиме на тоа.

Од околу 1930 година, главниот фокус беше на атомското јадро. Јадрото е од особен интерес за нас бидејќи во него е концентрирана речиси целата маса на атомот. А масата е мерка за енергетската резерва што ја поседува даден систем.

Секој грам од која било супстанција содржи точно позната енергија и, згора на тоа, многу значајна. На пример, една чаша чај тежи приближно 200 g содржи количина на енергија за која би требало да се согорат околу милион тони јаглен за да се добие.

Оваа енергија се наоѓа токму во атомското јадро, бидејќи 0,999 од вкупната енергија, целата маса на телото, е содржана во јадрото и само помалку од 0,001 од вкупната маса може да се припише на енергијата на електроните. Колосалните резерви на енергија пронајдени во јадрата се неспоредливи со која било форма на енергија што досега ја познававме.

Секако, надежта за поседување на оваа енергија е примамлива. Но, за да го направите ова, прво треба да го проучите, а потоа да најдете начини да го користите.

Но, покрај тоа, кернелот нè интересира од други причини. Јадрото на атомот целосно ја одредува целата негова природа, ја одредува нејзината Хемиски својстваи неговата личност.

Ако железото се разликува од бакар, од јаглерод, од олово, тогаш оваа разлика лежи токму во атомските јадра, а не во електроните. Сите тела имаат исти електрони, и секој атом може да изгуби дел од своите електрони, до тој степен што сите електрони од атомот можат да се одземат. Сè додека атомското јадро со неговиот позитивен полнеж е недопрено и непроменето, секогаш ќе привлече онолку електрони колку што е потребно за да го компензира својот полнеж. Ако јадрото на среброто има 47 полнежи, тогаш секогаш ќе прикачи 47 електрони за себе. Затоа, додека целим кон јадрото, имаме работа со ист елемент, со иста супстанција. Вреди да се промени кернелот како од еден хемиски елементизлегува различно. Само тогаш би се остварил долгогодишниот и одамна напуштен сон за алхемијата - трансформација на некои елементи во други. На модерна сценаисторија, овој сон се оствари, не баш во облиците и не со резултатите што ги очекуваа алхемичарите.

Што знаеме за атомското јадро? Јадрото, пак, се состои од уште помали компоненти. Овие компоненти ги претставуваат наједноставните јадра што ни се познати во природата.

Најлесното и затоа наједноставното јадро е јадрото на атомот на водород. Водородот е првиот елемент од периодниот систем со атомска тежина од околу 1. Јадрото на водородот е дел од сите други јадра. Но, од друга страна, лесно е да се види дека сите јадра не можат да се состојат само од јадра на водород, како што претпоставуваше Проут одамна, пред повеќе од 100 години.

Јадрата на атомите имаат одредена маса, која е дадена со атомска тежина и одреден полнеж. Нуклеарното полнење го одредува бројот што овој елементзазема во периодниот системМенделеев.

Водородот е првиот елемент во овој систем: има еден позитивен полнеж и еден електрон. Вториот елемент по ред има јадро со двојно полнење, третиот со тројно полнење итн. до последниот и најтежок од сите елементи, ураниумот, чие јадро има 92 позитивни полнежи.

Менделеев, систематизирајќи го огромниот експериментален материјал во областа на хемијата, го создаде периодниот систем. Тој, се разбира, во тоа време не се сомневаше во постоењето на јадра, но не мислеше дека редоследот на елементите во системот што го создал се одредува едноставно од полнењето на јадрото и ништо повеќе. Излегува дека овие две карактеристики атомски јадра – атомска тежинаи полнење - не одговараат на она што би го очекувале врз основа на хипотезата на Проут.

Значи, вториот елемент - хелиумот има атомска тежина од 4. Ако се состои од 4 водородни јадра, тогаш неговиот полнеж треба да биде 4, но во меѓувреме неговиот полнеж е 2, бидејќи е вториот елемент. Така, треба да мислите дека има само 2 водородни јадра во хелиум. Јадрата на водородот ги нарекуваме протони. Но, покрај тоа, во јадрото на хелиумот има уште 2 единици маса кои немаат полнеж. Второ компонентајадрата мора да се сметаат за ненаполнето јадро на водород. Мораме да правиме разлика помеѓу јадрата на водород кои имаат полнеж, или протони, и јадрата кои немаат никакво електрично полнење, неутрални, ние ги нарекуваме неутрони.

Сите јадра се составени од протони и неутрони. Хелиумот има 2 протони и 2 неутрони. Азот има 7 протони и 7 неутрони. Кислородот има 8 протони и 8 неутрони, јаглеродот Ц има протони и 6 неутрони.

Но, тогаш оваа едноставност е донекаде нарушена, бројот на неутрони станува се повеќе и повеќе во споредба со бројот на протони, а во последниот елемент - ураниумот има 92 полнежи, 92 протони, а неговата атомска тежина е 238. Следствено, друг На 92 протони се додаваат 146 неутрони.

Се разбира, не може да се мисли дека она што го знаеме во 1940 година е веќе исцрпна рефлексија реалниот света различноста завршува со овие честички кои се елементарни во буквална смисла на зборот. Концептот на елементарност значи само одредена фаза во нашето навлегување во длабочините на природата. На на оваа бинаго знаеме, меѓутоа, составот на атомот само до овие елементи.

Оваа едноставна слика всушност не беше толку лесно разбирлива. Морав да надминам цела линијатешкотии, цела низа противречности, кои во времето на нивното откритие изгледаа безнадежно, но кои, како и секогаш во историјата на науката, се покажаа дека се само од различни партиипоопшта слика, која беше синтеза на она што изгледаше како контрадикција, и преминавме на следното, подлабоко разбирање на проблемот.

Најважните од овие тешкотии се покажаа следново: на самиот почеток на нашиот век веќе беше познато дека од длабочините на радиоактивни атоми (јадрото сè уште не беше осомничено во тоа време). Се чинеше дека она што лета надвор од атомот е она од што се состои. Следствено, се чинеше дека јадрата на атомите се состојат од јадра на хелиум и електрони.

Заблудата на првиот дел од оваа изјава е јасна: очигледно е дека е невозможно да се состави јадро на водород од четири пати потешки јадра на хелиум: делот не може да биде поголем од целината.

Вториот дел од оваа изјава исто така се покажа како неточен. Електроните всушност летаат кога нуклеарни процеси, а сепак нема електрони во јадрата. Се чини дека тука има логична противречност. Дали е така?

Знаеме дека атомите емитуваат светлина, светлосни кванти(фотони).

Зошто овие фотони се складирани во атомот во форма на светлина и чекаат моментот да се ослободи? Очигледно не. Ние ја разбираме емисијата на светлина на таков начин што електричните полнежи во атомот, движејќи се од една во друга состојба, ослободуваат одредена количина на енергија, која се претвора во форма на зрачна енергија, која се шири низ вселената.

Слични размислувања може да се направат во врска со електронот. Поради повеќе причини, електронот не може да се наоѓа во атомското јадро. Но, тој не може да се создаде во јадрото, како фотон, бидејќи има негативен електричен полнеж. Цврсто е утврдено дека Електрично полнењеисто како и енергијата и материјата воопшто остануваат непроменети; вкупната количина на електрична енергија никаде не се создава и никаде не исчезнува. Затоа, ако се занесе негативен полнеж, тогаш јадрото добива еднаков позитивен полнеж. Процесот на емисија на електрони е придружен со промена на полнежот на јадрото. Но, јадрото се состои од протопопи и неутрони, што значи дека еден од ненаполнетите неутрони се претворил во позитивно наелектризиран протон.

Поединечен негативен електрон ниту може да се појави ниту да исчезне. Но, два спротивни полнежи можат, доколку доволно се приближат еден кон друг, да се поништат или дури целосно да исчезнат, ослободувајќи го нивното снабдување со енергија во форма на зрачна енергија (фотони).

Кои се овие позитивни полнежи? Беше можно да се утврди дека, покрај негативните електрони, во природата се забележани и позитивни полнежи кои можат да се создадат со помош на лаборатории и технологија, кои во сите нивни својства: по маса, по големина на полнеж, се сосема конзистентни со електроните, но имаат само позитивен полнеж. Таквото полнење го нарекуваме позитрон.

Така, правиме разлика помеѓу електрони (негативни) и позитрони (позитивни), кои се разликуваат само спротивен знакнаплаќаат. Во близина на јадрата, може да се случат и двата процеси на комбинирање на позитрони со електрони и разделување на електрон и позитрон, при што електронот го напушта атомот и позитронот кој влегува во јадрото, претворајќи го неутронот во протон. Истовремено со електронот, заминува и ненаполнета честичка, неутрино.

Забележани се и процеси во јадрото во кои електрон го пренесува своето полнење на јадрото, претворајќи го протонот во неутрон, а позитронот излетува од атомот. Кога електрон се испушта од атом, полнењето на јадрото се зголемува за еден; Кога се емитува позитрон или протон, полнежот и бројот во периодниот систем се намалуваат за една единица.

Сите јадра се изградени од наелектризирани протони и ненаполнети неутрони. Прашањето е, со кои сили се задржуваат во атомското јадро, што ги поврзува меѓу себе, што ја одредува изградбата на различни атомски јадра од овие елементи?

10 нерешени проблеми на модерната физика
Подолу ви претставуваме листа на нерешени проблеми во модерната физика.

Некои од овие проблеми се теоретски. Ова значи дека постоечките теории не се во состојба да објаснат одредени набљудувани појави или експериментални резултати.

Другите проблеми се експериментални, што значи дека има потешкотии во создавањето експеримент за тестирање на предложената теорија или подетално проучување на феномен.

Некои од овие проблеми се тесно поврзани. На пример, дополнителни димензии или суперсиметрија може да го решат проблемот со хиерархијата. Се верува дека целосната теорија на квантната гравитација може да одговори на повеќето од овие прашања.

Каков ќе биде крајот на универзумот?

Одговорот во голема мера зависи од темната енергија, која останува непознат член на равенката.

Темната енергија е одговорна за забрзаното ширење на Универзумот, но нејзиното потекло е мистерија обвиткана во темнина. Ако темна енергијапостојана долго време, веројатно ќе доживееме „големо замрзнување“: Универзумот ќе продолжи да се шири побрзо и побрзо, и на крајот галаксиите ќе се оддалечат толку далеку една од друга што сегашната празнина на просторот ќе изгледа како детска игра.

Ако се зголеми темната енергија, проширувањето ќе стане толку брзо што просторот не само меѓу галаксиите ќе се зголеми, туку и меѓу ѕвездите, односно самите галаксии ќе се растргнат; оваа опција се нарекува „голем јаз“.

Друго сценарио е дека темната енергија ќе се намали и повеќе нема да може да се спротивстави на гравитацијата, предизвикувајќи универзумот да колабира („големата криза“).

Па, поентата е дека, како и да се одвиваат настаните, ние сме осудени на пропаст. Пред тоа, сепак, има уште милијарди, па дури и трилиони години - доволно за да дознаеме како ќе умре Универзумот.

Квантна гравитација

И покрај активното истражување, теоријата на квантната гравитација сè уште не е изградена. Главната тешкотија во неговото конструирање е тоа што двете физички теории што се обидува да ги поврзе заедно - квантната механика и општата релативност (GR) - се потпираат на различни групи на принципи.

Значи, квантна механикаформулирана како теорија која ја опишува временската еволуција физички системи(на пример, атоми или елементарни честички) наспроти позадината на надворешниот простор-време.

Во општата релативност не постои надворешен простор-време - тој само по себе е динамичен теорија на променлива, во зависност од карактеристиките на оние содржани во него класиченсистеми

Кога се движите кон квантна гравитација, во најмала рака, потребно е да се заменат системите со квантни (т.е. квантизирање). Појавата на врска бара некаква квантизација на геометријата на самото време-простор, и физичко значењетаквата квантизација е апсолутно нејасна и не постои успешен конзистентен обид да се спроведе.

Дури и обид да се квантизира линеаризираното класична теоријана гравитацијата (GR) наидува на бројни технички тешкотии — квантната гравитација се покажува како теорија која не може да се ренормализира поради фактот што гравитациската константа е димензионална големина.

Ситуацијата ја влошува фактот што директните експерименти на полето на квантната гравитација, поради слабоста на гравитациони интеракции, не е достапно модерни технологии. Во овој поглед, во потрагата правилна формулацијаквантната гравитација досега мора да се потпира само на теоретски пресметки.

Хигсовиот бозон нема апсолутно никаква смисла. Зошто постои?

Хигсовиот бозон објаснува како сите други честички добиваат маса, но исто така покренува многу нови прашања. На пример, зошто Хигсовиот бозон различно комуницира со сите честички? Така, т-кваркот комуницира со него посилно од електронот, поради што масата на првиот е многу поголема од онаа на вториот.

Покрај тоа, Хигсовиот бозон е првиот елементарна честичкасо нула центрифугирање.

„Пред нас има апсолутно нова областфизика на честички“, вели научникот Ричард Руиз, „немаме поим каква е нејзината природа“.

Хокинг зрачење

Дали црните дупки произведуваат топлинско зрачење, како што предвидува теоријата? Дали ова зрачење содржи информации за нивните внатрешна структураили не, како што сугерира оригиналната пресметка на Хокинг?

Зошто се случи Универзумот да се состои од материја, а не од антиматерија?

Антиматеријата е иста материја: ги има токму истите својства како супстанцијата од која се направени планетите, ѕвездите и галаксиите.

Разликата е само во цената. Според модерни идеи, во новородениот Универзум имало еднаква количина од двете. Набргу по Големата експлозија, материјата и антиматеријата се уништени (реагираа за да се уништат едни со други и да создадат други честички една од друга).

Прашањето е, како се случило да остане одредена количина материја? Зошто материјата успеа, а антиматеријата го загуби влечењето на војната?

За да ја објаснат оваа нееднаквост, научниците вредно бараат примери за кршење на КП, односно процеси во кои честичките претпочитаат да се распаѓаат за да формираат материја отколку антиматерија.

„Прво, би сакал да разберам дали неутрински осцилации(трансформација на неутрино во антинеутрино) помеѓу неутрината и антинеутрината“, вели Алиша Марино од Универзитетот во Колорадо, која го сподели прашањето.  „Ништо слично не е забележано досега, но со нетрпение ја очекуваме следната генерација на експерименти“.

Теорија на сè

Дали постои теорија која ги објаснува вредностите на сите основни физички константи? Дали постои теорија која објаснува зошто законите на физиката се такви какви што се?

Теорија на сè   - хипотетичка обединета физичка и математичка теорија која ги опишува сите познати фундаментални интеракции.

На почетокот овој изразсе користи иронично за да се однесува на различни генерализирани теории. Со текот на времето, терминот стана воспоставен во популаризациите на квантната физика за да означи теорија која ќе ги обедини сите четири основни интеракции во природата.

Во текот на дваесеттиот век беа предложени многу „теории за сè“, но ниту една од нив не можеше да помине експериментални тестови или има значителни тешкотии во организирањето експериментална верификацијаза некои од кандидатите.

Бонус: Топка Молња

Која е природата на овој феномен? Дали топката молња е независен објект или се храни со енергија однадвор? Дали е тоа сè топката молњаДали се од иста природа или има различни типови?

Топчести молњи — блескаат лебдат во воздухот огнена топка, уникатно ретка природен феномен.

До денес, не е претставена унифицирана физичка теорија за појавата и текот на овој феномен научни теории, кои ја сведуваат појавата на халуцинации.

Постојат околу 400 теории кои го објаснуваат феноменот, но ниту една од нив не доби апсолутно признание во светот. академска средина. ВО лабораториски условиСлични, но краткорочни појави добија неколкумина различни начини, така што прашањето за природата на топката молња останува отворено. На крајот на 20 век, не беше создаден ниту еден експериментален штанд во кој овој природен феномен ќе биде вештачки репродуциран во согласност со описите на очевидци на топчести молњи.

Нашироко се верува дека топката молња е феномен електрично потекло, природна природа, односно претставува посебен типмолња постоечки долго времеи има форма на топка, способна да се движи по непредвидлива траекторија, понекогаш изненадувачки за очевидците.

Традиционално, веродостојноста на многу извештаи на очевидци за топката молња останува под сомнеж, вклучувајќи:

• самиот факт да се набљудува барем некоја појава;
• фактот на набљудување на топчести молњи, а не некој друг феномен;
• поединечни детали за феноменот дадени во изјава на очевидец.

Сомнежите за веродостојноста на многу докази го комплицираат проучувањето на феноменот, а исто така создаваат основа за појава на разни шпекулативни и сензационални материјали наводно поврзани со овој феномен.

Врз основа на материјали од: неколку десетици написи од