Mana-mana teori fizikal yang bercanggah
kewujudan manusia jelas palsu.
P. Davis
Apa yang kita perlukan ialah pandangan Darwinian tentang fizik, pandangan evolusi fizik, pandangan biologi fizik.
I. Prigogine
Sehingga tahun 1984, kebanyakan saintis mempercayai teori tersebut supersymmetry (supergravity, superforces) . Intipatinya ialah semua zarah (zarah jirim, graviton, foton, boson dan gluon) - jenis yang berbeza satu "zarah besar".
"Zarah besar" atau "daya besar" ini, dengan tenaga yang semakin berkurangan, kelihatan kepada kita dalam bentuk yang berbeza, sebagai interaksi kuat dan lemah, sebagai daya elektromagnet dan graviti. Tetapi hari ini percubaan itu belum mencapai tenaga untuk menguji teori ini (siklotron sebesar sistem suria diperlukan), tetapi ujian pada komputer akan mengambil masa lebih daripada 4 tahun. S. Weinberg percaya bahawa fizik sedang memasuki era apabila eksperimen tidak lagi dapat menjelaskan masalah asas (Davis 1989; Hawking 1990: 134; Nalimov 1993: 16).
Pada tahun 80-an menjadi popular teori rentetan . Sebuah buku dengan tajuk ciri telah diterbitkan pada tahun 1989, disunting oleh P. Davis dan J. Brown Superstrings: Teori Segala-galanya ? Menurut teori, mikrozarah bukan objek titik, tetapi kepingan nipis tali, ditentukan oleh panjang dan keterbukaannya. Zarah ialah gelombang yang berjalan di sepanjang tali, seperti ombak pada tali. Pelepasan zarah adalah sambungan, penyerapan zarah pembawa adalah pemisahan. Matahari bertindak di Bumi melalui graviton yang berjalan di sepanjang tali (Hawking 1990: 134-137).
Teori medan kuantum meletakkan pemikiran kita tentang sifat jirim dalam konteks baharu, dan menyelesaikan masalah kekosongan. Dia memaksa kami untuk mengalihkan pandangan kami daripada apa yang "boleh dilihat," iaitu zarah, kepada apa yang tidak kelihatan, iaitu medan. Kehadiran jirim hanyalah keadaan teruja medan pada titik tertentu. Setelah sampai kepada konsep medan kuantum, fizik menemui jawapan kepada soalan lama tentang perkara yang terdiri daripada - atom atau kontinum yang mendasari segala-galanya. Medan adalah kontinum yang meresap ke seluruh Pr, yang, bagaimanapun, mempunyai struktur lanjutan, seolah-olah "berbutir", dalam salah satu manifestasinya, iaitu, dalam bentuk zarah. Teori medan kuantum fizik moden menukar idea tentang kuasa, membantu dalam menyelesaikan masalah ketunggalan dan kekosongan:
dalam fizik subatomik tidak ada daya yang bertindak pada jarak, mereka digantikan oleh interaksi antara zarah yang berlaku melalui medan, iaitu zarah lain, bukan daya, tetapi interaksi;
adalah perlu untuk meninggalkan pertentangan antara zarah "bahan" dan kekosongan; zarah dikaitkan dengan Pr dan tidak boleh dipertimbangkan secara berasingan daripadanya; zarah mempengaruhi struktur Pr; ia bukan zarah bebas, sebaliknya beku dalam medan tak terhingga yang meresap seluruh Pr;
Alam Semesta kita dilahirkan dari ketunggalan, ketidakstabilan vakum;
medan itu wujud sentiasa dan di mana-mana: ia tidak boleh hilang. Medan adalah konduktor untuk semua fenomena material. Ini adalah "kekosongan" dari mana proton mencipta π-mesons. Kemunculan dan kehilangan zarah hanyalah bentuk pergerakan medan. Teori medan menyatakan bahawa kelahiran zarah daripada vakum dan perubahan zarah kepada vakum berlaku secara berterusan. Kebanyakan ahli fizik menganggap penemuan intipati dinamik dan penyusunan diri vakum sebagai salah satu pencapaian terpenting fizik moden (Capra 1994: 191-201).
Tetapi terdapat juga masalah yang tidak dapat diselesaikan: ketekalan diri ultra-tepat struktur vakum telah ditemui, di mana parameter zarah mikro dinyatakan. Struktur vakum mesti dipadankan dengan tempat perpuluhan ke-55. Di sebalik penyusunan diri kekosongan ini terdapat undang-undang jenis baharu yang tidak kita ketahui. Prinsip antropik 35 adalah akibat daripada organisasi diri ini, kuasa besar.
Teori S-matriks menerangkan hadron, konsep utama teori itu dicadangkan oleh W. Heisenberg, atas dasar ini para saintis membina model matematik untuk menggambarkan interaksi yang kuat. Matriks S mendapat namanya kerana keseluruhan set tindak balas hadronik diwakili dalam bentuk urutan sel yang tidak terhingga, yang dalam matematik dipanggil matriks. Huruf "S" dipelihara daripada nama penuh matriks ini - matriks serakan (Capra 1994: 232-233).
Inovasi penting teori ini ialah ia mengalihkan penekanan daripada objek kepada peristiwa; ia bukan zarah yang dikaji, tetapi tindak balas zarah. Menurut Heisenberg, dunia dibahagikan bukan kepada kumpulan objek yang berbeza, tetapi kepada kumpulan transformasi bersama yang berbeza. Semua zarah difahami sebagai langkah perantaraan dalam rangkaian tindak balas. Sebagai contoh, neutron ternyata menjadi pautan dalam rangkaian interaksi yang besar, rangkaian "peristiwa berjalin." Interaksi dalam rangkaian sedemikian tidak boleh ditentukan dengan ketepatan 100%. Hanya ciri-ciri kebarangkalian boleh dikaitkan dengannya.
Dalam konteks dinamik, neutron boleh dianggap sebagai "keadaan terikat" proton (p) dan pion () dari mana ia terbentuk, serta keadaan terikat bagi zarah dan yang terbentuk akibat daripada pereputannya. Tindak balas hadronik ialah aliran tenaga di mana zarah-zarah muncul dan "hilang" (Capra 1994: 233-249).
Perkembangan lanjut teori S-matriks membawa kepada penciptaan hipotesis bootstrap , yang dikemukakan oleh J. Chu. Menurut hipotesis bootstrap, tiada satu pun sifat bagi mana-mana bahagian Alam Semesta adalah asas; semuanya ditentukan oleh sifat bahagian lain rangkaian, struktur umum yang ditentukan oleh ketekalan sejagat semua hubungan.
Teori ini menafikan entiti asas ("blok binaan" jirim, pemalar, undang-undang, persamaan);
Tidak seperti kebanyakan ahli fizik, Chu tidak mengimpikan satu penemuan yang menentukan, dia melihat tugasnya secara perlahan-lahan dan secara beransur-ansur mencipta rangkaian konsep yang saling berkaitan, tidak ada yang lebih asas daripada yang lain. Dalam teori zarah bootstrap tiada Pr-Vr berterusan. Realiti fizikal diterangkan dari segi peristiwa terpencil, berkaitan sebab, tetapi tidak termasuk dalam Pr-Vr berterusan. Hipotesis bootstrap adalah sangat asing kepada pemikiran tradisional sehingga ia diterima oleh minoriti ahli fizik. Kebanyakan mencari juzuk asas jirim (Capra 1994: 258-277, 1996: 55-57).
Teori fizik atom dan subatomik mendedahkan kesalinghubungan asas pelbagai aspek kewujudan jirim, mendapati tenaga boleh ditukar menjadi jisim, dan mencadangkan zarah adalah proses dan bukannya objek.
Walaupun pencarian komponen asas jirim berterusan sehingga hari ini, arah lain dibentangkan dalam fizik, berdasarkan fakta bahawa struktur alam semesta tidak boleh dikurangkan kepada mana-mana unit asas, asas, terhingga (medan asas, zarah "elemen" ). Alam semula jadi harus difahami dalam konsistensi diri. Idea ini timbul sejajar dengan teori S-matriks, dan kemudiannya membentuk asas hipotesis bootstrap (Nalimov 1993: 41-42; Capra 1994: 258-259).
Chu berharap untuk mencapai sintesis prinsip teori kuantum, teori relativiti (konsep makroskopik Pr-Vr), ciri-ciri pemerhatian dan pengukuran berdasarkan keselarasan logik teorinya. Program serupa telah dibangunkan oleh D. Bohm dan dicipta teori tersirat pesanan . Dia memperkenalkan istilah itu pergerakan sejuk , yang digunakan untuk menandakan asas entiti material dan mengambil kira kedua-dua perpaduan dan gerakan. Titik permulaan Bohm ialah konsep "keutuhan yang tidak dapat dipisahkan." Fabrik kosmik mempunyai susunan terlipat yang tersirat yang boleh diterangkan menggunakan analogi hologram, di mana setiap bahagian mengandungi keseluruhannya. Jika anda menerangi setiap bahagian hologram, keseluruhan imej akan dipulihkan. Beberapa kemiripan susunan implikatif adalah biasa bagi kedua-dua kesedaran dan jirim, jadi ia boleh memudahkan komunikasi antara mereka. Dalam kesedaran, mungkin, seluruh dunia material runtuh(Bohm 1993: 11; Capra 1996: 56)!
Konsep Chu dan Bohm melibatkan kemasukan kesedaran dalam sambungan biasa dari segala yang ada. Diambil kepada kesimpulan logik mereka, mereka menyediakan bahawa kewujudan kesedaran, bersama dengan kewujudan semua aspek alam yang lain, adalah perlu untuk ketekalan diri keseluruhannya (Capra 1994: 259, 275).
Begitu berfalsafah masalah minda (masalah pemerhati, masalah hubungan antara dunia semantik dan fizikal) menjadi masalah serius dalam fizik, "menghindar" ahli falsafah, ini boleh dinilai berdasarkan:
kebangkitan semula idea-idea panpsychism dalam usaha untuk menjelaskan tingkah laku mikropartikel, R. Feynman menulis 36 bahawa zarah itu "membuat keputusan," "menimbang semula," "menghidu," "deria," "menuju jalan yang betul" (Feynman et al 1966: 109);
kemustahilan untuk memisahkan subjek dan objek dalam mekanik kuantum (W. Heisenberg);
prinsip antropik yang kuat dalam kosmologi, yang mengandaikan penciptaan sedar kehidupan dan manusia (D. Carter);
hipotesis tentang bentuk lemah kesedaran, kesedaran kosmik (Nalimov 1993: 36-37, 61-64).
Ahli fizik cuba memasukkan kesedaran dalam gambaran dunia fizikal. Dalam buku oleh P. Davis, J. Brown Roh dalam atom bercakap tentang peranan proses pengukuran dalam mekanik kuantum. Pemerhatian serta-merta mengubah keadaan sistem kuantum. Perubahan dalam keadaan mental penguji memasuki maklum balas dengan peralatan makmal dan, , dengan sistem kuantum, mengubah keadaannya. Menurut J. Jeans, alam semula jadi dan fikiran kita yang berfikir secara matematik berfungsi mengikut undang-undang yang sama. V.V. Nalimov mendapati persamaan dalam perihalan dua dunia, fizikal dan semantik:
vakum fizikal yang tidak dibungkus - kemungkinan penciptaan zarah spontan;
vakum semantik yang dibongkar - kemungkinan kelahiran teks secara spontan;
pembongkaran vakum adalah kelahiran zarah dan penciptaan teks (Nalimov1993:54-61).
V.V. Nalimov menulis tentang masalah pemecahan sains. Adalah perlu untuk membebaskan diri kita dari lokasi perihalan alam semesta, di mana saintis menjadi sibuk dengan mengkaji fenomena tertentu hanya dalam kerangka kepakaran sempitnya. Terdapat proses yang berlaku dengan cara yang sama pada peringkat Alam Semesta yang berbeza dan memerlukan penerangan tunggal, hujung ke hujung (Nalimov 1993: 30).
Tetapi setakat ini gambaran fizikal moden dunia pada asasnya tidak lengkap: masalah paling sukar dalam fizik adalah masalah menggabungkan teori tertentu, contohnya, teori relativiti tidak termasuk prinsip ketidakpastian, teori graviti tidak termasuk dalam teori 3 interaksi, dan dalam kimia struktur nukleus atom tidak diambil kira.
Masalah menggabungkan 4 jenis interaksi dalam satu teori juga tidak dapat diselesaikan. Sehingga 30-an. percaya bahawa terdapat 2 jenis daya di peringkat makro - graviti dan elektromagnet, tetapi mereka mendapati lemah dan kuat interaksi nuklear. Dunia di dalam proton dan neutron ditemui (ambang tenaga lebih tinggi daripada di pusat bintang). Adakah zarah "elemen" lain akan ditemui?
Masalah penyatuan teori fizikal adalah berkaitan dengan masalah mencapai tenaga tinggi . Dengan bantuan pemecut, tidak mungkin untuk membina jambatan merentasi jurang antara tenaga Planck (lebih tinggi daripada 10 18 volt elektron giga) dan apa yang sedang dicapai hari ini di makmal pada masa hadapan yang boleh dijangka.
Dalam model matematik teori supergraviti, timbul masalah infiniti . Persamaan yang menerangkan kelakuan zarah mikro menghasilkan nombor tak terhingga. Terdapat satu lagi aspek masalah ini - soalan falsafah lama: adakah dunia dalam Pr-Vr terhingga atau tidak terhingga? Jika Alam Semesta berkembang daripada ketunggalan dimensi Planck, maka di manakah ia berkembang - ke dalam kekosongan atau adakah matriks meregang? Apa yang mengelilingi ketunggalan - titik kecil yang tidak terhingga ini sebelum permulaan inflasi atau adakah dunia kita "berpisah" daripada Megaverse?
Dalam teori rentetan, infiniti juga dipelihara, tetapi timbul masalah multidimensi Pr-Vr, contohnya, elektron ialah rentetan kecil bergetar panjang Planck dalam Pr 6-dimensi dan juga 27-dimensi. Terdapat teori lain yang menurutnya Pr kita sebenarnya bukan 3-dimensi, tetapi, sebagai contoh, 10-dimensi. Diandaikan bahawa dalam semua arah kecuali 3 (x, y, z), Pr, seolah-olah, digulung ke dalam tiub yang sangat nipis, "dipadatkan". Oleh itu, kita hanya boleh bergerak dalam 3 arah bebas yang berbeza, dan Pr nampaknya kepada kita sebagai 3 dimensi. Tetapi mengapa, jika terdapat langkah lain, hanya 3 PR dan 1 langkah VR digunakan? S. Hawking menggambarkan perjalanan dalam dimensi yang berbeza dengan contoh donat: laluan 2 dimensi di sepanjang permukaan donat lebih panjang daripada laluan melalui dimensi volumetrik ketiga (Linde 1987: 5; Hawking 1990: 138).
Satu lagi aspek masalah multidimensi ialah masalah orang lain, bukan satu dimensi dunia untuk kita. Adakah terdapat Alam Semesta selari 37 yang bukan satu dimensi untuk kita, dan, akhirnya, bolehkah wujud bentuk kehidupan dan kecerdasan lain yang bukan satu dimensi untuk kita? Teori rentetan membenarkan kewujudan dunia lain di Alam Semesta, kewujudan Pr-Vr 10 atau 26 dimensi. Tetapi jika ada langkah lain, mengapa kita tidak menyedarinya?
Dalam fizik dan sepanjang sains ada timbul masalah mewujudkan bahasa universal : Konsep biasa kita tidak boleh digunakan pada struktur atom. Dalam bahasa tiruan abstrak fizik, matematik, proses, corak fizik moden tidak diterangkan. Apakah yang dimaksudkan dengan ciri zarah seperti perisa quark "terpesona" atau "pelik" atau zarah "schizoid"? Ini adalah salah satu kesimpulan buku tersebut Tao Fizik F. Capra. Apakah jalan keluar: untuk kembali kepada agnostikisme, falsafah mistik Timur?
Heisenberg percaya: skema matematik lebih mencerminkan eksperimen daripada bahasa buatan tidak boleh digunakan pada struktur atom Born menulis tentang masalah simbol untuk mencerminkan proses sebenar (Heisenberg 1989: 104-117).
Mungkin cuba kira matriks asas bahasa semula jadi(benda - sambungan - harta dan atribut), sesuatu yang tidak berubah kepada mana-mana artikulasi dan, tanpa mengkritik kepelbagaian bahasa buatan, cuba "memaksa" bercakap satu bahasa semula jadi yang biasa? Peranan strategik sinergi dan falsafah dalam menyelesaikan masalah mewujudkan bahasa sains universal dibincangkan dalam artikel Falsafah dialektik dan sinergi (Fedorovich 2001: 180-211).
Penciptaan teori fizikal bersatu dan teori tenaga manusia, E bersatu manusia dan alam semula jadi adalah tugas sains yang amat sukar. Salah satu persoalan terpenting dalam falsafah sains moden ialah: adakah masa depan kita telah ditentukan dan apakah peranan kita? Jika kita adalah sebahagian daripada alam semula jadi, bolehkah kita memainkan peranan dalam membentuk dunia yang sedang dalam pembinaan?
Jika Alam Semesta adalah satu, maka bolehkah terdapat satu teori realiti yang bersatu? S. Hawking mempertimbangkan 3 pilihan jawapan.
Teori bersatu wujud, dan kami akan menciptanya suatu hari nanti. I. Newton berpendapat begitu; M. Dilahirkan pada tahun 1928, selepas penemuan P. Dirac tentang persamaan untuk elektron, menulis: fizik akan berakhir dalam enam bulan.
Teori sentiasa diperhalusi dan diperbaiki. Dari sudut epistemologi evolusi, kemajuan sains– peningkatan kecekapan kognitif spesies Homo sapiens(K. Halweg). Semua konsep dan teori saintifik hanyalah penghampiran kepada sifat sebenar realiti, penting hanya untuk julat fenomena tertentu. Pengetahuan saintifik adalah perubahan model berturut-turut, tetapi tidak ada satu model pun yang muktamad.
Paradoks gambaran evolusi dunia masih belum dapat diselesaikan: arah ke bawah E dalam fizik dan trend menaik kerumitan dalam biologi. Ketidakserasian fizik dan biologi ditemui pada abad ke-19 hari ini terdapat kemungkinan untuk menyelesaikan perlanggaran fizik-biologi: pertimbangan evolusi Alam Semesta secara keseluruhan, terjemahan pendekatan evolusi ke dalam fizik (Stopin, Kuznetsova 1994: 197). -198; Khazen 2000).
I. Prigogine, yang E. Toffler dalam kata pengantar buku Perintah daripada huru-hara dipanggil Newton abad kedua puluh, bercakap dalam salah satu wawancaranya tentang keperluan untuk memperkenalkan idea-idea ketakterbalikan dan sejarah ke dalam fizik. Sains klasik menggambarkan kestabilan, keseimbangan, tetapi ada dunia lain - tidak stabil, evolusi, kita memerlukan perkataan lain, istilah yang berbeza, yang tidak wujud pada zaman Newton. Tetapi walaupun selepas Newton dan Einstein, kita tidak mempunyai formula yang jelas untuk intipati dunia. Alam semula jadi sangat fenomena kompleks dan kita adalah sebahagian daripada alam semula jadi, sebahagian daripada Alam Semesta, yang sentiasa dalam pembangunan diri (Horgan 2001: 351).
Kemungkinan prospek untuk pembangunan fizik berikut: penyiapan pembinaan teori fizik bersatu yang menerangkan 3 dimensi dunia fizikal dan penembusan ke dalam dimensi Pr-Vr yang lain; kajian sifat baharu jirim, jenis sinaran, tenaga dan kelajuan yang melebihi kelajuan cahaya (sinasan kilasan) dan penemuan kemungkinan pergerakan serta-merta dalam Metagalaxy (sebilangan kerja teori telah menunjukkan kemungkinan wujudnya topologi terowong yang menghubungkan mana-mana kawasan Metagalaxy, MV); mewujudkan hubungan antara dunia fizikal dan dunia semantik, yang cuba dilakukan oleh V.V. Nalimov (Gindilis 2001: 143-145).
Tetapi perkara utama yang perlu dilakukan oleh ahli fizik ialah memasukkan idea evolusi dalam teori mereka. Dalam fizik separuh kedua abad kedua puluh. pemahaman tentang kerumitan dunia mikro dan mega diwujudkan. Idea Alam Semesta fizikal E juga berubah: tiada wujud tanpa timbul . D. Horgan memetik perkataan berikut daripada I. Prigogine: kita bukan bapa masa. Kita adalah anak zaman. Kami muncul sebagai hasil evolusi. Apa yang perlu kita lakukan ialah memasukkan model evolusi ke dalam huraian kita. Apa yang kita perlukan ialah pandangan Darwin tentang fizik, pandangan evolusi fizik, pandangan biologi fizik (Prigogine 1985; Horgan 2001: 353).
- Terjemahan
Model Standard zarah asas dan interaksi kami baru-baru ini telah menjadi selengkap yang diingini. Setiap zarah asas tunggal - dalam semua bentuk yang mungkin - dicipta di makmal, diukur, dan sifatnya ditentukan. Yang paling tahan lama, quark teratas, antiquark, tau neutrino dan antineutrino, dan akhirnya boson Higgs, menjadi mangsa kepada keupayaan kita.
Dan yang terakhir - boson Higgs - juga menyelesaikan masalah lama dalam fizik: akhirnya, kita boleh menunjukkan dari mana zarah asas mendapat jisimnya!
Ini semua keren, tetapi sains tidak berakhir apabila anda selesai menyelesaikan teka-teki ini. Sebaliknya, ia menimbulkan persoalan penting, dan salah satunya ialah "apa yang seterusnya?" Mengenai Model Standard, kita boleh mengatakan bahawa kita belum mengetahui segala-galanya lagi. Dan bagi kebanyakan ahli fizik, satu soalan amat penting - untuk menerangkannya, mari kita pertimbangkan sifat Model Standard berikut. 
Di satu pihak, lemah, elektromagnet dan interaksi yang kuat boleh menjadi sangat penting, bergantung pada tenaga mereka dan jarak di mana interaksi berlaku. Tetapi ini tidak berlaku dengan graviti.
Kita boleh mengambil mana-mana dua zarah asas - mana-mana jisim dan tertakluk kepada sebarang interaksi - dan mendapati bahawa graviti adalah 40 susunan magnitud lebih lemah daripada mana-mana kuasa lain di Alam Semesta. Ini bermakna daya graviti adalah 10 40 kali lebih lemah daripada tiga daya yang tinggal. Sebagai contoh, walaupun ia tidak asas, jika anda mengambil dua proton dan memisahkannya dengan satu meter, tolakan elektromagnet di antara mereka akan menjadi 10 40 kali lebih kuat daripada tarikan graviti. Atau, dengan kata lain, kita perlu meningkatkan daya graviti dengan faktor 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 untuk menyamai mana-mana daya lain.
Dalam kes ini, anda tidak boleh hanya menambah jisim proton sebanyak 10 20 kali ganda supaya graviti menarik mereka bersama-sama, mengatasi daya elektromagnet.
Sebaliknya, agar tindak balas seperti yang digambarkan di atas berlaku secara spontan apabila proton mengatasi tolakan elektromagnetnya, anda perlu mengumpulkan 10 56 proton. Hanya dengan bersatu dan tunduk kepada daya graviti mereka boleh mengatasi elektromagnetisme. Ternyata 10 56 proton membentuk jisim minimum yang mungkin bagi sebuah bintang.
Ini ialah huraian tentang cara Alam Semesta berfungsi - tetapi kita tidak tahu mengapa ia berfungsi dengan cara ia berfungsi. Mengapakah graviti jauh lebih lemah daripada interaksi lain? Mengapakah "cas graviti" (iaitu jisim) jauh lebih lemah daripada elektrik atau warna, malah lemah?
Ini adalah masalah hierarki, dan ia, atas banyak sebab, masalah terbesar yang tidak dapat diselesaikan dalam fizik. Kami tidak tahu jawapannya, tetapi kami tidak boleh mengatakan bahawa kami benar-benar jahil. Secara teori, kami mempunyai beberapa idea yang baik untuk mencari penyelesaian, dan alat untuk mencari bukti ketepatannya.
Setakat ini, Large Hadron Collider, collider tenaga tertinggi, telah dicapai tahap yang belum pernah berlaku sebelum ini tenaga dalam keadaan makmal, mengumpul sekumpulan data dan mencipta semula apa yang berlaku di titik perlanggaran. Ini termasuk penciptaan zarah baharu yang sehingga kini tidak kelihatan (seperti boson Higgs), dan kemunculan zarah Model Standard yang lama dan terkenal (quark, lepton, boson tolok). Ia juga mampu, jika wujud, menghasilkan sebarang zarah lain yang tidak termasuk dalam Model Standard.
Ada empat cara yang mungkin, dikenali kepada saya - iaitu empat idea yang bagus– penyelesaian kepada masalah hierarki. Berita baik Intinya ialah jika alam telah memilih salah satu daripada mereka, maka LHC akan menemuinya! (Dan jika tidak, pencarian akan diteruskan).
Selain boson Higgs, yang ditemui beberapa tahun lalu, tiada zarah asas baharu ditemui di LHC. (Selain itu, tiada calon zarah baru yang menarik diperhatikan sama sekali). Namun, zarah yang ditemui sepadan sepenuhnya dengan perihalan Model Standard; tiada petunjuk fizik baharu yang signifikan secara statistik dilihat. Bukan untuk menggabungkan boson Higgs, bukan kepada pelbagai zarah Higgs, bukan kepada pereputan bukan standard, tidak seperti itu.
Tetapi kini kami telah mula mendapatkan data daripada tenaga yang lebih tinggi, dua kali ganda daripada yang sebelumnya, sehingga 13-14 TeV, untuk mencari sesuatu yang lain. Dan apakah penyelesaian yang mungkin dan munasabah untuk masalah hierarki dalam urat ini?
1) Supersimetri, atau SUSY. Supersymmetry ialah simetri khas yang boleh membuat berat biasa mana-mana zarah yang cukup besar untuk graviti setanding dengan pengaruh lain akan musnah bersama sebahagian besarnya ketepatan. Simetri ini juga mencadangkan bahawa setiap zarah dalam model standard mempunyai rakan kongsi superzarah, dan terdapat lima zarah Higgs dan lima rakan kongsi supernya. Jika simetri sedemikian wujud, ia mesti dipecahkan, atau rakan kongsi super akan mempunyai jisim yang sama seperti zarah biasa dan akan ditemui lama dahulu.
Jika SUSY wujud pada skala yang sesuai untuk menyelesaikan masalah hierarki, maka LHC, yang mencapai tenaga 14 TeV, harus mencari sekurang-kurangnya seorang rakan kongsi super, serta zarah Higgs kedua. Jika tidak, kewujudan rakan kongsi yang sangat berat itu sendiri akan membawa kepada satu lagi masalah hierarki, yang tidak akan mempunyai keputusan yang baik. (Menariknya, ketiadaan zarah SUSY pada semua tenaga akan menafikan teori rentetan, kerana supersimetri adalah syarat yang perlu untuk teori rentetan yang mengandungi model piawai zarah asas).
Inilah yang pertama anda Penyelesaian yang Mungkin masalah hierarki, yang pada masa ini tiada bukti.
Adalah mungkin untuk mencipta kurungan super sejuk kecil yang diisi dengan kristal piezoelektrik (yang menghasilkan elektrik apabila cacat), dengan jarak antara mereka. Teknologi ini membolehkan kami mengenakan had 5-10 mikron pada ukuran "besar". Dalam erti kata lain, graviti berfungsi mengikut ramalan relativiti am pada skala yang lebih kecil daripada milimeter. Jadi jika terdapat dimensi tambahan yang besar, ia berada pada tahap tenaga yang tidak boleh diakses oleh LHC dan, yang lebih penting, tidak menyelesaikan masalah hierarki.
Sudah tentu, untuk masalah hierarki mungkin terdapat penyelesaian yang sama sekali berbeza yang tidak dapat ditemui pada pelanggar moden, atau tidak ada penyelesaian sama sekali; ia hanya mungkin harta alam tanpa sebarang penjelasan untuknya. Tetapi sains tidak akan maju tanpa mencuba, dan itulah yang cuba dilakukan oleh idea dan pencarian ini: tolak pengetahuan kita tentang alam semesta ke hadapan. Dan, seperti biasa, dengan permulaan larian kedua LHC, saya tidak sabar-sabar untuk melihat apa yang mungkin muncul di sana, selain boson Higgs yang telah ditemui!
Tag:
- graviti
- interaksi asas
- tangki
Hantar kerja baik anda di pangkalan pengetahuan adalah mudah. Gunakan borang di bawah
Pelajar, pelajar siswazah, saintis muda yang menggunakan asas pengetahuan dalam pengajian dan kerja mereka akan sangat berterima kasih kepada anda.
Disiarkan pada http://www.allbest.ru/
pengenalan
Penemuan fizik moden
Tahun cemerlang
Kesimpulan
pengenalan
Kadang-kadang, jika anda terjun ke dalam kajian fizik moden, anda mungkin berfikir bahawa anda berada dalam fantasi yang tidak dapat digambarkan. Sesungguhnya, pada masa kini fizik boleh menghidupkan hampir semua idea, pemikiran atau hipotesis. Kerja ini membawa kepada perhatian anda hampir pencapaian manusia yang paling cemerlang dalam sains fizikal. Dari mana timbul sejumlah besar soalan yang tidak dapat diselesaikan, penyelesaian yang mungkin sedang diusahakan oleh saintis. Kajian fizik moden akan sentiasa relevan. Sejak pengetahuan penemuan terkini memberikan pecutan besar kepada kemajuan mana-mana penyelidikan lain. Dan teori yang salah akan membantu penyelidik untuk tidak tersandung pada kesilapan ini, dan tidak akan melambatkan penyelidikan. Tujuan Projek ini adalah kajian fizik abad ke-21. Tugas juga bermaksud mengkaji senarai penemuan dalam semua bidang sains fizikal. Pengenalpastian masalah mendesak yang ditanya oleh saintis dalam fizik moden. Objek Kajian ini merangkumi semua peristiwa penting dalam fizik dari tahun 2000 hingga 2016. Subjek terdapat lebih banyak penemuan penting yang diiktiraf oleh kolej saintis dunia. Semua kerja telah dilakukan kaedah analisis jurnal kejuruteraan dan teknikal serta buku sains fizik.
Penemuan fizik moden
Walaupun semua penemuan abad ke-20, bahkan kini manusia, dari segi pembangunan dan kemajuan teknologi, hanya melihat hujung gunung ais. Walau bagaimanapun, ini sama sekali tidak menyejukkan semangat saintis dan penyelidik pelbagai jalur, tetapi sebaliknya, ia hanya menyemarakkan minat mereka. Hari ini kita akan bercakap tentang masa kita, yang kita semua ingat dan tahu. Kami akan bercakap tentang penemuan yang satu cara atau yang lain menjadi kejayaan sebenar dalam bidang sains dan akan bermula, mungkin, dengan yang paling penting. Ia patut disebut di sini bahawa yang paling penemuan penting tidak selalunya penting untuk orang biasa, tetapi terutamanya penting untuk dunia saintifik.
Pertamakedudukan adalah penemuan yang sangat baru-baru ini, namun, kepentingannya untuk fizik moden adalah sangat besar, penemuan ini oleh saintis " zarah tuhan"atau, seperti biasa dipanggil, boson Higgs. Malah, penemuan zarah ini menjelaskan sebab kemunculan jisim dalam zarah asas lain. Perlu diingat bahawa mereka telah cuba membuktikan kewujudan boson Higgs selama 45 tahun, tetapi baru-baru ini mungkin untuk melakukan ini. Kembali pada tahun 1964, Peter Higgs, yang mana zarah itu dinamakan, meramalkan kewujudannya, tetapi tidak ada cara untuk membuktikannya secara praktikal. Tetapi pada 26 April 2011, berita tersebar di Internet bahawa dengan bantuan Large Hadron Collider, yang terletak berhampiran Geneva, saintis akhirnya berjaya menemui zarah yang dicari, yang telah menjadi hampir legenda. Walau bagaimanapun, saintis tidak segera mengesahkan ini, dan hanya pada bulan Jun 2012 pakar mengumumkan penemuan mereka. Walau bagaimanapun, kesimpulan akhir dicapai hanya pada Mac 2013, apabila saintis CERN membuat kenyataan bahawa zarah yang ditemui itu sememangnya boson Higgs. Walaupun penemuan zarah ini telah menjadi mercu tanda bagi dunia saintifik, penggunaan praktikalnya pada peringkat pembangunan ini masih dipersoalkan. Peter Higgs sendiri, mengulas mengenai kemungkinan menggunakan boson, berkata yang berikut: "Kewujudan boson hanya bertahan kira-kira seperseribu kali per detik, dan sukar bagi saya untuk membayangkan bagaimana zarah jangka pendek boleh digunakan. untuk sekian lama. Zarah yang hidup selama sepersejuta saat, bagaimanapun, kini digunakan dalam perubatan. Jadi, pada satu masa, seorang ahli fizik eksperimen terkenal Inggeris, apabila ditanya tentang faedah dan aplikasi praktikal aruhan magnet yang ditemui olehnya, berkata, "Apakah faedah yang boleh diperolehi oleh bayi yang baru lahir?" dan dengan ini, mungkin, saya menutup topik ini.
Keduakedudukan antara yang paling menarik, menjanjikan dan projek bercita-cita tinggi manusia pada abad ke-21 sedang mentafsir genom manusia. Bukan tanpa alasan bahawa Projek Genom Manusia mempunyai reputasi sebagai projek yang paling penting dalam bidang penyelidikan biologi, dan kerja padanya bermula pada tahun 1990, walaupun perlu disebutkan bahawa isu ini juga dipertimbangkan pada tahun 80-an abad ke-20. Matlamat projek itu jelas - pada mulanya ia dirancang untuk menentukan urutan lebih daripada tiga bilion nukleotida (nukleotida membentuk DNA), serta untuk menentukan lebih daripada 20 ribu gen dalam genom manusia. Walau bagaimanapun, kemudian, sedikit kumpulan penyelidikan meluaskan tugas. Ia juga perlu diperhatikan bahawa kajian itu, yang disiapkan pada tahun 2006, membelanjakan $3 bilion.
Peringkat projek boleh dibahagikan kepada beberapa bahagian:
1990tahun. Kongres AS memperuntukkan dana untuk mengkaji genom manusia.
1995tahun. Urutan DNA lengkap pertama organisma hidup diterbitkan. Bakteria Haemophilus influenzae telah dipertimbangkan
1998tahun. Urutan DNA pertama diterbitkan organisma multisel. Caenorhabditiselegans cacing pipih telah dipertimbangkan.
1999tahun. Pada peringkat ini, lebih daripada dua dozen genom telah ditafsirkan.
ke-2000tahun. "Perhimpunan genom manusia pertama" diumumkan - pembinaan semula pertama genom manusia.
2001hbtahun. Draf pertama genom manusia.
2003tahun. Penyahkodan lengkap DNA, ia kekal untuk menguraikan kromosom manusia pertama.
2006tahun. Peringkat terakhir kerja untuk menguraikan genom manusia yang lengkap.
Walaupun fakta bahawa saintis di seluruh dunia membuat rancangan hebat pada akhir projek, jangkaan mereka tidak dipenuhi. hidup masa ini Komuniti saintifik mengiktiraf projek itu sebagai kegagalan pada dasarnya, tetapi tidak mustahil untuk mengatakan bahawa ia sama sekali tidak berguna. Data baharu telah memungkinkan untuk mempercepatkan kadar pembangunan kedua-dua perubatan dan bioteknologi.
Sejak awal milenium ketiga, banyak penemuan telah berlaku yang mempengaruhi sains moden dan orang biasa. Tetapi ramai saintis mengetepikan mereka berbanding dengan penemuan yang disebutkan di atas. Pencapaian ini termasuk yang berikut.
1. Lebih 500 planet telah dikenal pasti di luar sistem suria, dan ini, nampaknya, bukan hadnya. Ini adalah apa yang dipanggil exoplanet - planet yang terletak di luar sistem suria. Ahli astronomi meramalkan kewujudan mereka untuk masa yang sangat lama, tetapi bukti yang boleh dipercayai pertama diperoleh hanya pada tahun 1992. Sejak itu, saintis telah menemui lebih daripada tiga ratus exoplanet, tetapi mereka tidak dapat memerhatikan mana-mana daripada mereka secara langsung. Penyelidik membuat kesimpulan bahawa planet mengorbit di sekeliling bintang tertentu berdasarkan tanda tidak langsung. Pada tahun 2008, dua kumpulan ahli astronomi menerbitkan artikel yang mengandungi gambar eksoplanet. Kesemua mereka tergolong dalam kelas "Musytari panas," tetapi hakikat bahawa planet itu boleh dilihat memberi harapan bahawa satu hari saintis akan dapat memerhatikan planet yang saiznya setanding dengan Bumi.
2. Walau bagaimanapun, pada masa ini kaedah pengesanan terus exoplanet bukanlah yang utama. Teleskop Kepler baharu, yang direka khas untuk mencari planet di sekeliling bintang yang jauh, menggunakan salah satu teknik tidak langsung. Tetapi Pluto, sebaliknya, telah kehilangan statusnya sebagai planet. Ini berikutan penemuan objek baru dalam sistem suria yang saiznya adalah satu pertiga lebih besar daripada saiz Pluto. Objek itu diberi nama Eris dan pada mulanya mereka mahu merekodkannya sebagai planet kesepuluh sistem suria. Walau bagaimanapun, pada tahun 2006, Kesatuan Astronomi Antarabangsa mengiktiraf Eris sebagai planet kerdil sahaja. Pada tahun 2008 ia diperkenalkan kategori baru benda angkasa- plutoid, yang termasuk Eris, dan pada masa yang sama Pluto. Ahli astronomi kini hanya mengenali lapan planet dalam sistem suria.
3. "Hitam lubang" sekeliling. Para saintis juga mendapati bahawa hampir satu perempat daripada Alam Semesta terdiri daripada jirim gelap, manakala jirim biasa hanya menyumbang kira-kira 4%. Adalah dipercayai bahawa bahan misteri ini, yang mengambil bahagian dalam interaksi graviti tetapi tidak mengambil bahagian dalam interaksi elektromagnet, menyumbang sehingga 20 peratus daripada jumlah jisim Alam Semesta. Pada tahun 2006, semasa belajar gugusan galaksi Peluru itu memberikan bukti yang meyakinkan tentang kewujudan jirim gelap. Masih terlalu awal untuk mempertimbangkan bahawa keputusan ini, yang kemudiannya disahkan oleh pemerhatian supercluster MACSJ0025, akhirnya menamatkan perbincangan tentang jirim gelap. Bagaimanapun, menurut orang tua rakan penyelidik SAI MSU Sergei Popov, "penemuan ini memberikan hujah serius yang menyokong kewujudannya dan menimbulkan masalah untuk model alternatif yang sukar untuk mereka selesaikan."
4. air pada Marikh Dan Bulan. Telah terbukti bahawa terdapat air di Marikh dalam kuantiti yang mencukupi untuk hidupan timbul. Air Marikh telah dianugerahkan tempat ketiga dalam senarai. Para saintis telah lama mengesyaki bahawa iklim di Marikh jauh lebih basah daripada sekarang. Gambar-gambar permukaan planet mendedahkan banyak struktur yang mungkin ditinggalkan oleh aliran air. Bukti pertama yang benar-benar serius bahawa air masih wujud di Marikh diperoleh pada tahun 2002. Pengorbit Mars Odyssey telah menemui mendapan ais air di bawah permukaan planet. Enam tahun kemudian, siasatan Phoenix, yang mendarat berhampiran kutub utara Marikh pada 26 Mei 2008, dapat memperoleh air dari tanah Marikh dengan memanaskannya di dalam relaunya.
Air adalah salah satu daripada apa yang dipanggil biomarker - bahan yang merupakan penunjuk potensi kebolehdiaman planet ini. Tiga biomarker lain ialah oksigen, karbon dioksida dan metana. Yang terakhir terdapat dalam kuantiti yang banyak di Marikh, tetapi ia meningkatkan dan mengurangkan peluang Planet Merah untuk menampung kehidupan. Baru-baru ini, air ditemui pada satu lagi jiran kita dalam sistem suria. Beberapa peranti segera mengesahkan bahawa molekul air atau "sisa"nya - ion hidroksil - bertaburan di seluruh permukaan Bulan. Kehilangan secara beransur-ansur bahan putih (ais) dalam parit yang digali oleh Phoenix adalah satu lagi bukti tidak langsung tentang kehadiran air beku di Marikh.
5. Embrio menyelamat dunia. Hak untuk mengambil tempat kelima dalam ranking telah diberikan kepada teknik baru mendapatkan sel stem embrionik (ESC), yang tidak menimbulkan persoalan daripada banyak jawatankuasa etika (atau sebaliknya, ia menimbulkan lebih sedikit persoalan). ESC mempunyai potensi untuk berubah menjadi mana-mana sel dalam badan. Mereka mempunyai potensi yang besar untuk merawat banyak penyakit yang berkaitan dengan kematian sel (contohnya, penyakit Parkinson). Di samping itu, secara teorinya mungkin untuk mengembangkan organ baru daripada ESC. Walau bagaimanapun, setakat ini saintis tidak begitu baik untuk "mengurus" pembangunan ESC. Banyak kajian diperlukan untuk menguasai amalan ini. Sehingga kini, halangan utama kepada pelaksanaannya ialah kekurangan sumber yang mampu menyediakan jumlah yang diperlukan ESC. Sel stem embrio hanya terdapat pada embrio pada peringkat awal perkembangan. Kemudian, ESC kehilangan keupayaan untuk menjadi apa sahaja yang mereka mahu. Eksperimen menggunakan embrio adalah dilarang di kebanyakan negara. Pada tahun 2006, saintis Jepun yang diketuai oleh Shinya Yamanaka berjaya menukar sel tisu penghubung kepada ESC. Sebagai elixir ajaib, para penyelidik menggunakan empat gen yang diperkenalkan ke dalam genom fibroblast. Pada tahun 2009, ahli biologi menjalankan eksperimen membuktikan bahawa sel stem yang "ditukar" adalah serupa dalam sifatnya dengan yang sebenar.
6. Biorobot sudah realiti. Di tempat keenam ialah teknologi baharu yang membolehkan orang ramai mengawal prostetik secara literal dengan kuasa pemikiran. Kerja-kerja penciptaan kaedah sedemikian telah berlaku untuk masa yang lama, tetapi hasil yang ketara mula muncul hanya dalam tahun lepas. Sebagai contoh, pada tahun 2008, menggunakan elektrod yang ditanam di dalam otak, seekor monyet dapat mengawal lengan robot mekanikal. Empat tahun sebelumnya, pakar Amerika mengajar sukarelawan untuk mengarahkan tindakan watak permainan komputer tanpa kayu bedik dan papan kekunci. Tidak seperti eksperimen dengan monyet, di sini saintis membaca isyarat otak tanpa membuka tengkorak. Pada tahun 2009, laporan media muncul mengenai seorang lelaki yang menguasai kawalan prostesis yang disambungkan ke saraf bahu (dia kehilangan lengan bawah dan tangannya dalam kemalangan kereta).
7. Dicipta robot Dengan biologi otak. Pada pertengahan Ogos 2010, saintis dari Universiti Reading mengumumkan penciptaan robot yang dikawal otak biologi. Otaknya terbentuk daripada neuron yang ditanam secara buatan yang diletakkan pada susunan multielektrod. Tatasusunan ini ialah kuvet makmal dengan kira-kira 60 elektrod yang menerima isyarat elektrik yang dihasilkan oleh sel. Ini kemudiannya digunakan untuk memulakan pergerakan robot. Hari ini, penyelidik melihat bagaimana otak belajar, menyimpan dan mengakses kenangan, yang akan membawa kepada pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme Alzheimer, Parkinson, dan keadaan yang berlaku dengan strok dan kecederaan otak. Projek ini benar-benar peluang unik memerhati objek yang mungkin mampu mempamerkan tingkah laku yang kompleks namun tetap berkait rapat dengan aktiviti neuron individu. Para saintis kini berusaha untuk membuat robot belajar dengan menggunakan isyarat yang berbeza semasa ia bergerak ke kedudukan yang telah ditetapkan. Harapannya ialah semasa robot belajar, ia akan menjadi mungkin untuk menunjukkan bagaimana kenangan muncul di otak semasa robot bergerak melalui wilayah yang dikenali. Seperti yang ditekankan oleh penyelidik, robot dikawal secara eksklusif oleh sel-sel otak. tiada kawalan tambahan baik seseorang mahupun komputer tidak melakukannya. Mungkin dalam beberapa tahun sahaja, teknologi ini sudah boleh digunakan untuk menggerakkan orang lumpuh dalam exoskeleton yang melekat pada badan mereka, kata penyelidik terkemuka projek itu, profesor neurobiologi di Universiti. Dukas Miguel Nicolelis. Eksperimen serupa berlaku di Universiti Arizona. Di sana, Charles Higgins mengumumkan penciptaan robot yang dikawal oleh otak dan mata seekor rama-rama. Dia dapat menyambungkan elektrod ke neuron visual dalam otak hawkmoth, menyambungkannya ke robot, dan ia bertindak balas kepada apa yang dilihat oleh rama-rama. Apabila sesuatu menghampirinya, robot itu bergerak menjauh. berdasarkan kejayaan yang dicapai Higgins mencadangkan bahawa dalam 10-15 tahun, komputer "hibrid" menggunakan gabungan teknologi dan bahan organik hidup akan menjadi realiti, dan sudah tentu ini adalah salah satu jalan yang mungkin untuk keabadian intelektual.
8. Halimunan. Satu lagi kemajuan berprofil tinggi ialah penemuan bahan yang menjadikan objek tidak kelihatan dengan memaksa cahaya membengkok di sekeliling objek material. Ahli fizik optik telah membangunkan konsep jubah yang membiaskan sinar cahaya sehingga orang yang memakainya menjadi tidak kelihatan. Keunikan projek ini ialah lenturan cahaya dalam bahan boleh dikawal menggunakan pemancar laser tambahan. Seseorang yang memakai baju hujan seperti itu tidak akan disedari oleh kamera pengawasan standard, kata pemaju. Pada masa yang sama, dalam peranti unik itu sendiri, proses sebenarnya berlaku yang sepatutnya menjadi ciri mesin masa - perubahan dalam hubungan antara ruang dan masa disebabkan oleh kelajuan cahaya terkawal. Pada masa ini, pakar telah berjaya membuat prototaip panjang serpihan bahan adalah kira-kira 30 sentimeter. Dan jubah mini sedemikian membolehkan anda menyembunyikan peristiwa yang berlaku dalam masa 5 nanosaat.
9. Global pemanasan. Lebih tepat lagi, bukti yang mengesahkan realiti proses ini. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, berita yang membimbangkan telah datang dari hampir seluruh pelusuk dunia. Kawasan glasier Artik dan Antartika mengecut pada kadar yang lebih pantas daripada senario perubahan iklim "ringan". Ahli ekologi pesimis meramalkan bahawa Kutub Utara akan dibersihkan sepenuhnya daripada litupan ais pada musim panas menjelang 2020. Greenland menjadi perhatian khusus kepada saintis iklim. Menurut beberapa data, jika ia terus cair pada kadar yang sama seperti sekarang, maka menjelang akhir abad ini sumbangannya kepada kenaikan paras laut dunia akan menjadi 40 sentimeter. Disebabkan pengurangan kawasan glasier dan perubahan dalam konfigurasinya, Itali dan Switzerland telah pun terpaksa melukis semula sempadan mereka yang terletak di Alps. Salah satu mutiara Itali - Venice yang cantik - diramalkan akan dibanjiri pada akhir abad ini. Australia mungkin berada di bawah air pada masa yang sama dengan Venice.
10. Kuantum komputer. Ini ialah peranti pengkomputeran hipotesis yang menggunakan secara signifikan kesan mekanikal kuantum seperti keterjeratan kuantum dan keselarian kuantum. Idea pengkomputeran kuantum, pertama kali dinyatakan oleh Yu I. Manin dan R. Feynman, ialah sistem kuantum L dua peringkat unsur kuantum(qubits) mempunyai 2 L keadaan bebas linear, dan oleh itu, disebabkan oleh prinsip superposisi kuantum, 2 L-ruang keadaan Hilbert berdimensi. Operasi dalam pengkomputeran kuantum sepadan dengan putaran dalam ruang ini. Oleh itu, peranti pengkomputeran kuantum bersaiz L qubit boleh melaksanakan 2 secara selari L operasi.
11. Nanoteknologi. Bidang sains dan teknologi gunaan yang berkaitan dengan objek yang lebih kecil daripada 100 nanometer (1 nanometer bersamaan dengan 10?9 meter). Nanoteknologi secara kualitatif berbeza daripada tradisional disiplin kejuruteraan, memandangkan pada skala sedemikian, teknologi makroskopik biasa untuk mengendalikan jirim selalunya tidak boleh digunakan, dan fenomena mikroskopik, yang lemah pada skala biasa, menjadi lebih ketara: sifat dan interaksi atom dan molekul individu, kesan kuantum. Dari segi praktikal, ini adalah teknologi untuk pengeluaran peranti dan komponennya yang diperlukan untuk penciptaan, pemprosesan dan manipulasi zarah yang saiznya berkisar antara 1 hingga 100 nanometer. Walau bagaimanapun, nanoteknologi kini masih di peringkat awal, kerana penemuan utama yang diramalkan dalam bidang ini masih belum dibuat. Walau bagaimanapun, penyelidikan yang berterusan sudah pun membuahkan hasil yang praktikal. Penggunaan nanoteknologi canggih pencapaian saintifik membolehkan kita mengklasifikasikannya sebagai teknologi tinggi.
Tahun cemerlang
Sepanjang 16 tahun yang lalu mempelajari sains fizik, 2012 menonjol khususnya. Tahun ini benar-benar boleh dipanggil tahun apabila banyak ramalan yang dibuat oleh ahli fizik sebelum ini menjadi kenyataan. Iaitu, ia agak boleh membuat tuntutan kepada tajuk tahun di mana impian saintis masa lalu menjadi kenyataan 2012 ditandai dengan satu siri kejayaan dalam bidang teori dan fizik eksperimen. Sesetengah saintis percaya bahawa ia secara amnya merupakan titik perubahan - penemuannya membawa sains dunia ke tahap baru. Tetapi yang manakah antara mereka yang paling penting? Jurnal saintifik yang berwibawa PhysicsWorld menawarkan versi 10 teratas dalam bidang fizik. genom zarah higgs boson
hidup pertamatempat Penerbitan itu, sudah tentu, mengkreditkan penemuan zarah yang serupa dengan boson Higgs kepada kerjasama ATLAS dan CMS di Large Hadron Collider (LHC). Seperti yang kita ingat, penemuan zarah yang diramalkan hampir setengah abad yang lalu sepatutnya selesai pengesahan eksperimen Model standard. Itulah sebabnya ramai saintis menganggap penemuan boson yang sukar difahami sebagai penemuan paling penting dalam fizik abad ke-21.
Boson Higgs sangat penting kepada saintis kerana bidangnya membantu menerangkan bagaimana, sejurus selepas Big Bang, simetri elektrolemah dipecahkan, selepas itu zarah asas tiba-tiba memperoleh jisim. Secara paradoks, salah satu misteri yang paling penting untuk penguji untuk masa yang lama kekal tidak lebih daripada jisim boson ini, kerana Model Standard tidak dapat meramalkannya. Ia adalah perlu untuk meneruskan melalui percubaan dan kesilapan, tetapi pada akhirnya, dua eksperimen di LHC secara bebas menemui zarah dengan jisim kira-kira 125 GeV/cI. Lebih-lebih lagi, kebolehpercayaan acara ini cukup besar. Perlu diingatkan bahawa lalat kecil dalam salap telah merayap ke dalam salap - masih tidak semua orang pasti bahawa boson yang ditemui oleh ahli fizik adalah boson Higgs. Oleh itu, masih tidak jelas apakah putaran ini zarah baru. Menurut Model Standard, ia sepatutnya sifar, tetapi ada kemungkinan ia boleh sama dengan 2 (pilihan dengan satu telah diketepikan). Kedua-dua kerjasama percaya bahawa masalah ini boleh diselesaikan dengan menganalisis data sedia ada. Joe Incandela, mewakili CMS, meramalkan bahawa ukuran putaran dengan tahap keyakinan 3-4y boleh dipersembahkan seawal pertengahan 2013. Di samping itu, terdapat beberapa keraguan tentang beberapa saluran pereputan zarah - dalam beberapa kes, boson ini tidak mereput seperti yang diramalkan oleh Model Standard yang sama. Walau bagaimanapun, pekerja kerjasama percaya bahawa ini juga boleh dijelaskan dengan membuat analisis keputusan yang lebih tepat. Ngomong-ngomong, pada persidangan November di Jepun, kakitangan LHC membentangkan data analisis perlanggaran baharu dengan tenaga 8 TeV, yang dijalankan selepas pengumuman Julai. Dan apa yang berlaku sebagai hasilnya bercakap memihak kepada fakta bahawa boson Higgs ditemui pada musim panas, dan bukan zarah lain. Walau bagaimanapun, walaupun ia bukan boson yang sama, PhysicsWorld masih percaya bahawa kerjasama ATLAS dan CMS layak menerima anugerah. Kerana dalam sejarah fizik tidak pernah ada eksperimen berskala besar yang melibatkan beribu-ribu orang dan yang berlangsung selama dua dekad. Walau bagaimanapun, mungkin ganjaran seperti itu akan menjadi rehat panjang yang sewajarnya. Sekarang perlanggaran proton telah berhenti, dan untuk masa yang agak lama - seperti yang anda lihat, walaupun "akhir dunia" yang terkenal adalah realiti, maka pelanggar pasti tidak akan dipersalahkan untuknya, kerana pada masa itu ia adalah Pada bulan Januari-Februari 2013, ia Dengan tenaga yang sama, beberapa eksperimen akan dijalankan pada perlanggaran proton dengan ion plumbum, dan kemudian pemecut akan dihentikan selama dua tahun untuk pemodenan, dan kemudian dimulakan semula, membawa tenaga. daripada eksperimen kepada 13 TeV.
Keduatempat Jurnal itu diberikan kepada pasukan saintis dari Universiti Teknologi Delft dan Eindhoven (Belanda), yang diketuai oleh Leo Kouwenhoven, yang tahun ini adalah yang pertama melihat tanda-tanda fermion Majorana yang sukar difahami sehingga kini dalam pepejal. Zarah-zarah lucu ini, yang kewujudannya telah diramalkan pada tahun 1937 oleh ahli fizik Ettore Majorana, adalah menarik kerana ia secara serentak boleh bertindak sebagai antizarah mereka sendiri. Ia juga diandaikan bahawa fermion Majorana mungkin sebahagian daripada jirim gelap yang misteri. Tidak menghairankan bahawa saintis menunggu tidak kurang untuk penemuan eksperimen mereka daripada penemuan boson Higgs.
hidup ketigatempat Majalah itu memaparkan hasil kerja ahli fizik daripada kerjasama BaBar di pelanggar PEP-II di Makmal Pemecut Kebangsaan SLAC (USA). Dan apa yang paling menarik ialah saintis ini sekali lagi secara eksperimen mengesahkan ramalan yang dibuat 50 tahun yang lalu - mereka membuktikan bahawa apabila B-mesons mereput, T-simetri dilanggar (ini adalah nama untuk hubungan antara proses langsung dan terbalik dalam fenomena boleh balik) . Akibatnya, para penyelidik mendapati bahawa semasa peralihan antara keadaan kuantum meson B0, kelajuannya berbeza-beza.
hidup keempattempat sekali lagi menyemak ramalan yang telah lama wujud. Malah 40 tahun yang lalu, ahli fizik Soviet Rashid Sunyaev dan Yakov Zeldovich mengira bahawa pergerakan gugusan galaksi jauh boleh diperhatikan dengan mengukur perubahan kecil dalam suhu sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik. Dan hanya pada tahun ini, Nick Hand dari University of California di Berkeley (AS), rakan sekerjanya dan teleskop ACT enam meter (Atacama Cosmology Telescope) berjaya mempraktikkannya sebagai sebahagian daripada projek Kajian Spektroskopik Baryon Oscillations.
Kelimatempat mengambil kajian oleh kumpulan Allard Mosk dari MESA+ Institute of Nanotechnology dan University of Twente (Belanda). Para saintis telah mencadangkan cara baru untuk mengkaji proses yang berlaku dalam badan makhluk hidup, yang kurang berbahaya dan lebih tepat daripada radiografi, yang diketahui oleh semua orang. Para saintis berjaya menggunakan kesan bintik laser (apa yang dipanggil corak gangguan rawak yang terbentuk semasa gangguan bersama gelombang koheren, mempunyai anjakan fasa rawak dan set keamatan rawak), untuk membezakan objek pendarfluor mikroskopik melalui beberapa milimeter bahan legap. Tidak perlu dikatakan, teknologi serupa juga telah diramalkan beberapa dekad sebelumnya.
hidup keenamtempat penyelidik Mark Oxborrow dari Makmal Fizikal Kebangsaan, Jonathan Brizu dan Neil Alford dari Imperial College London (UK) menyelesaikan dengan yakin. Mereka berjaya membina apa yang mereka impikan tahun yang panjang-- maser (penjana kuantum memancarkan koheren gelombang elektromagnet julat sentimeter), mampu beroperasi pada suhu bilik. Sehingga kini, peranti ini perlu disejukkan kepada suhu yang sangat rendah menggunakan helium cecair, menjadikannya tidak menguntungkan untuk kegunaan komersial. Dan kini maser boleh digunakan dalam telekomunikasi dan sistem untuk mencipta imej ultra-tepat.
Ketujuhtempat layak dianugerahkan kepada sekumpulan ahli fizik dari Jerman dan Perancis yang dapat mewujudkan hubungan antara termodinamik dan teori maklumat. Pada tahun 1961, Rolf Landauer berhujah bahawa pemadaman maklumat disertai dengan pelesapan haba. Dan pada tahun ini, andaian ini telah disahkan secara eksperimen oleh saintis Antoine Beru, Artak Arakelyan, Artem Petrosyan, Sergio Siliberto, Raoul Dellinschneider dan Eric Lutz.
Ahli fizik Austria Anton Zeilinger, Robert Fickler dan rakan-rakan mereka dari Universiti Vienna(Austria), yang mampu menjerat foton dengan orbital nombor kuantum sehingga 300, iaitu lebih sepuluh kali ganda daripada rekod sebelumnya, mencecah kelapantempat. Penemuan ini bukan sahaja mempunyai teori, tetapi juga hasil praktikal - foton "terjerat" sedemikian boleh menjadi pembawa maklumat dalam komputer kuantum dan dalam sistem pengekodan komunikasi optik, serta dalam penderiaan jauh.
hidup kesembilantempat datang kepada sekumpulan ahli fizik yang diketuai oleh Daniel Stancil dari University of North Carolina (AS). Para saintis bekerja dengan pancaran neutrino NuMI dari Makmal Pemecut Kebangsaan. Fermi dan pengesan MINERvA. Hasilnya, mereka berjaya menghantar maklumat menggunakan neutrino dalam jarak lebih daripada satu kilometer. Walaupun kelajuan penghantaran adalah rendah (0.1 bps), mesej itu diterima hampir tanpa ralat, yang mengesahkan kemungkinan asas komunikasi berasaskan neutrino, yang boleh digunakan apabila berkomunikasi dengan angkasawan bukan sahaja di planet jiran, malah di galaksi lain. . Di samping itu, ini membuka prospek yang baik untuk pengimbasan neutrino Bumi - teknologi baharu untuk mencari mineral, serta untuk mengesan gempa bumi dan aktiviti gunung berapi pada peringkat awal.
10 teratas majalah PhysicsWorld disempurnakan oleh penemuan yang dibuat oleh ahli fizik dari Amerika Syarikat - Zhong Lin Wang dan rakan-rakannya dari Institut Teknologi negeri Georgia. Mereka telah membangunkan peranti yang mengekstrak tenaga daripada berjalan dan pergerakan lain dan, sudah tentu, menyimpannya. Dan walaupun kaedah ini diketahui sebelum ini, tetapi kesepuluhtempat Kumpulan penyelidik ini diiktiraf sebagai orang pertama yang mempelajari cara menukar tenaga mekanikal secara terus kepada tenaga potensi kimia, memintas peringkat elektrik.
Masalah fizik moden yang tidak dapat diselesaikan
Di bawah adalah senarai tidak dapat diselesaikan masalah moden fiZiki. Beberapa masalah ini adalah teori. Ini bermakna teori sedia ada tidak dapat menjelaskan fenomena yang diperhatikan atau hasil eksperimen tertentu. Masalah lain adalah eksperimen, bermakna terdapat kesukaran dalam membuat eksperimen untuk menguji teori yang dicadangkan atau untuk mengkaji fenomena dengan lebih terperinci. Masalah berikut adalah sama ada masalah teori asas atau idea teori yang tiada bukti eksperimen. Beberapa masalah ini berkait rapat. Contohnya, dimensi tambahan atau supersimetri boleh menyelesaikan masalah hierarki. Adalah dipercayai bahawa teori graviti kuantum yang lengkap mampu menjawab kebanyakan soalan yang disenaraikan (kecuali masalah pulau kestabilan).
1. Kuantum graviti. Adakah mungkin untuk mekanik kuantum dan teori umum relativiti untuk digabungkan menjadi satu teori konsisten diri (mungkin teori medan kuantum)? Adakah ruang masa berterusan atau diskret? Adakah teori konsisten kendiri akan menggunakan graviton hipotesis atau adakah ia sepenuhnya hasil daripada struktur diskret ruang masa (seperti dalam graviti kuantum gelung)? Adakah terdapat penyelewengan daripada ramalan kerelatifan am untuk skala yang sangat kecil atau sangat besar atau keadaan ekstrem lain yang timbul daripada teori graviti kuantum?
2. Hitam lubang-lubang, kehilangan maklumat V hitam lubang, sinaran Hawking. Adakah lubang hitam menghasilkan sinaran haba seperti yang diramalkan oleh teori? Adakah sinaran ini mengandungi maklumat tentang struktur dalaman mereka, seperti yang dicadangkan oleh dualiti invarian tolok graviti, atau tidak, seperti yang tersirat oleh pengiraan asal Hawking? Jika tidak, dan lubang hitam boleh terus menguap, maka apa yang berlaku kepada maklumat yang disimpan di dalamnya (mekanik kuantum tidak menyediakan pemusnahan maklumat)? Atau adakah sinaran akan berhenti pada satu ketika apabila lubang hitam hanya tinggal sedikit? Adakah terdapat cara lain untuk mengkaji struktur dalaman mereka, jika struktur sedemikian wujud? Adakah undang-undang pemuliharaan caj baryon benar di dalam lubang hitam? Bukti prinsip penapisan kosmik, serta rumusan tepat syarat-syarat di mana ia dipenuhi, tidak diketahui. Tiada teori lengkap dan lengkap tentang magnetosfera lubang hitam. Formula tepat untuk mengira nombor tidak diketahui pelbagai syarat sistem, keruntuhan yang membawa kepada kemunculan lubang hitam dengan jisim tertentu, momentum sudut dan cas. Bukti tidak diketahui masuk kes am"teorem tanpa rambut" untuk lubang hitam.
3. Dimensi ruang masa. Adakah terdapat dimensi tambahan ruang-masa dalam alam semula jadi selain empat yang kita ketahui? Jika ya, apakah nombor mereka? Adakah dimensi "3+1" (atau lebih tinggi) merupakan sifat priori Alam Semesta atau adakah ia hasil daripada proses fizikal lain, seperti yang dicadangkan, sebagai contoh, oleh teori triangulasi dinamik sebab? Bolehkah kita "memerhati" dimensi ruang yang lebih tinggi secara eksperimen? Adakah prinsip holografik benar, yang menurutnya fizik ruang-masa berdimensi "3+1" kita adalah setara dengan fizik pada permukaan hiper dengan dimensi "2+1"?
4. Inflasi model Alam semesta. Adakah teori inflasi kosmik benar, dan jika ya, apakah butiran peringkat ini? Apakah medan inflasi hipotetikal yang bertanggungjawab terhadap kenaikan inflasi? Jika inflasi berlaku pada satu ketika, adakah ini permulaan proses mampan diri disebabkan oleh inflasi ayunan mekanikal kuantum, yang akan berterusan di tempat yang sama sekali berbeza, jauh dari titik ini?
5. Multiverse. Adakah terdapat sebab fizikal untuk kewujudan alam semesta lain yang pada asasnya tidak dapat diperhatikan? Sebagai contoh: adakah terdapat "sejarah ganti" mekanikal kuantum atau "banyak dunia"? Adakah terdapat alam semesta "lain" dengan undang-undang fizikal, yang merupakan hasilnya cara alternatif pelanggaran simetri ketara kuasa fizikal pada tenaga tinggi, terletak mungkin sangat jauh disebabkan oleh inflasi kosmik? Bolehkah alam semesta lain mempengaruhi kita, menyebabkan, sebagai contoh, anomali dalam taburan suhu sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik? Adakah wajar menggunakan prinsip antropik untuk menyelesaikan dilema kosmologi global?
6. Prinsip angkasa lepas penapisan Dan hipotesis perlindungan kronologi. Bolehkah singulariti yang tidak tersembunyi di sebalik ufuk peristiwa, yang dikenali sebagai "singulariti telanjang," boleh timbul daripada realistik keadaan awal, atau adakah mungkin untuk membuktikan beberapa versi "hipotesis penapisan kosmik" Roger Penrose yang mencadangkan ini mustahil? DALAM Kebelakangan ini fakta telah muncul memihak kepada ketidakkonsistenan hipotesis penapisan kosmik, yang bermaksud bahawa singulariti telanjang harus berlaku lebih kerap daripada hanya sebagai penyelesaian ekstrem persamaan Kerr-Newman, walau bagaimanapun, bukti muktamad tentang ini masih belum dibentangkan. Begitu juga, akan terdapat lengkung tertutup seperti masa yang timbul dalam beberapa penyelesaian persamaan relativiti am (dan yang membayangkan kemungkinan perjalanan masa dalam arah terbalik) dikecualikan oleh teori graviti kuantum, yang menggabungkan relativiti am dengan mekanik kuantum, seperti yang dicadangkan oleh "hipotesis pertahanan kronologi" Stephen Hawking?
7. paksi masa. Apakah fenomena yang berbeza antara satu sama lain dengan bergerak ke hadapan dan ke belakang dalam masa memberitahu kita tentang sifat masa? Bagaimanakah masa berbeza dengan ruang? Mengapakah pelanggaran CP diperhatikan hanya dalam beberapa interaksi yang lemah dan tidak di tempat lain? Adakah pelanggaran invarian CP adalah akibat daripada undang-undang kedua termodinamik, atau adakah ia paksi masa yang berasingan? Adakah terdapat pengecualian kepada prinsip sebab musabab? Adakah masa lalu satu-satunya yang mungkin? Adakah masa kini secara fizikal berbeza daripada masa lalu dan masa depan, atau adakah ia hanya hasil daripada ciri-ciri kesedaran? Bagaimanakah manusia belajar untuk berunding tentang masa kini? (Lihat juga di bawah Entropi (paksi masa)).
8. Lokaliti. Adakah terdapat fenomena bukan tempatan dalam fizik kuantum? Jika ia wujud, adakah ia mempunyai had dalam pemindahan maklumat, atau: bolehkah tenaga dan jirim turut bergerak di sepanjang laluan bukan tempatan? Di bawah keadaan apakah fenomena bukan tempatan diperhatikan? Apakah kehadiran atau ketiadaan fenomena bukan tempatan yang diperlukan untuk struktur asas ruang-masa? Bagaimanakah ini berkaitan dengan keterikatan kuantum? Bagaimanakah ini boleh ditafsirkan dari sudut pandangan tafsiran yang betul tentang sifat asas fizik kuantum?
9. masa depan Alam semesta. Adakah Alam Semesta sedang menuju ke arah Pembekuan Besar, Rip Besar, Crunch Besar atau Lantunan Besar? Adakah Alam Semesta kita sebahagian daripada corak kitaran berulang tanpa henti?
10. Masalah hierarki. Kenapa graviti begini? daya lemah? Ia menjadi besar hanya pada skala Planck, untuk zarah dengan tenaga tertib 10 19 GeV, yang jauh lebih tinggi daripada skala elektrolemah (dalam fizik tenaga rendah tenaga dominan ialah 100 GeV). Mengapa skala ini sangat berbeza antara satu sama lain? Apakah yang menghalang kuantiti skala elektrolemah, seperti jisim boson Higgs, daripada menerima pembetulan kuantum pada skala mengikut susunan skala Planck? Adakah supersimetri, dimensi tambahan, atau hanya penalaan halus antropik penyelesaian kepada masalah ini?
11. Magnet monopole. Adakah zarah wujud sebagai pembawa "cas magnet" dalam mana-mana era lalu dengan lebih banyak lagi tenaga yang tinggi? Jika ya, adakah ada yang tersedia hari ini? (Paul Dirac menunjukkan bahawa kehadiran jenis tertentu monopol magnetik boleh menerangkan pengkuantitian caj.)
12. pereputan proton Dan Hebat Kesatuan. Bagaimanakah kita boleh menyatukan tiga interaksi asas mekanikal kuantum yang berbeza bagi teori medan kuantum? Mengapa baryon paling ringan, iaitu proton, benar-benar stabil? Jika proton tidak stabil, maka apakah separuh hayatnya?
13. Supersimetri. Adakah supersimetri ruang direalisasikan dalam alam semula jadi? Jika ya, apakah mekanisme untuk memecahkan supersimetri? Adakah supersimetri menstabilkan skala elektrolemah, menghalang pembetulan kuantum yang tinggi? Adakah ia terdiri jirim gelap daripada zarah supersimetri cahaya?
14. Generasi perkara. Adakah terdapat lebih daripada tiga generasi quark dan lepton? Adakah bilangan generasi berkaitan dengan dimensi ruang? Mengapakah generasi wujud sama sekali? Adakah terdapat teori yang boleh menjelaskan kehadiran jisim dalam beberapa quark dan lepton dalam generasi individu berdasarkan prinsip pertama (teori interaksi Yukawa)?
15. Asas simetri Dan neutrino. Apakah sifat neutrino, apakah jisimnya dan bagaimana ia membentuk evolusi Alam Semesta? Mengapakah kini terdapat lebih banyak jirim ditemui di Alam Semesta daripada antijirim? Apakah kuasa-kuasa halimunan yang hadir pada awal Alam Semesta, tetapi hilang dari pandangan apabila Alam Semesta berkembang?
16. Kuantum teori padang. Adakah prinsip teori medan kuantum tempatan relativistik serasi dengan kewujudan matriks serakan bukan remeh?
17. Tidak berjisim zarah. Mengapakah zarah tak berjisim tanpa putaran tidak wujud di alam semula jadi?
18. Kuantum kromodinamik. Apakah keadaan fasa bahan berinteraksi kuat dan apakah peranan yang dimainkannya dalam angkasa? Apakah struktur dalaman nukleon? Apakah sifat bahan yang berinteraksi kuat yang QCD ramalkan? Apakah yang mengawal peralihan kuark dan gluon kepada pi-meson dan nukleon? Apakah peranan interaksi gluon dan gluon dalam nukleon dan nukleus? Apa yang menentukan Ciri-ciri utama QCD dan apakah kaitannya dengan sifat graviti dan ruang masa?
19. atom teras Dan nuklear astrofizik. Apakah sifat daya nuklear yang mengikat proton dan neutron menjadi nukleus stabil dan isotop jarang? Apakah sebab mengapa zarah ringkas bergabung menjadi nukleus kompleks? Apakah sifat bintang neutron dan jirim nuklear tumpat? Apakah asal usul unsur dalam angkasa? apa dah jadi tindak balas nuklear, yang manakah menggerakkan bintang dan membawa kepada letupannya?
20. Pulau kestabilan. Apakah nukleus stabil atau metastabil paling berat yang boleh wujud?
21. Kuantum Mekanik Dan prinsip pematuhan (Kadang-kadang dipanggil kuantum huru-hara) . Adakah terdapat tafsiran pilihan? mekanik kuantum? Sebagai gambaran kuantum realiti, yang merangkumi unsur-unsur seperti superposisi kuantum keadaan dan fungsi gelombang runtuh atau dekoheren kuantum membawa kepada realiti yang kita lihat? Perkara yang sama boleh dirumuskan menggunakan masalah pengukuran: apakah "pengukuran" yang menyebabkan fungsi gelombang runtuh ke keadaan tertentu?
22. Fizikal maklumat. Adakah terdapat fenomena fizikal, seperti lubang hitam atau keruntuhan fungsi gelombang, yang memusnahkan maklumat tentang keadaan sebelumnya secara kekal?
23. Teori Jumlah (« Teori Hebat persatuan») . Adakah terdapat teori yang menerangkan nilai semua pemalar fizikal asas? Adakah terdapat teori yang menjelaskan mengapa invarian tolok model piawai adalah seperti itu, mengapa ruang masa yang boleh diperhatikan mempunyai dimensi 3+1, dan mengapa undang-undang fizik adalah seperti itu? Adakah "pemalar fizikal asas" berubah dari semasa ke semasa? Adakah mana-mana zarah dalam model piawai fizik zarah sebenarnya terdiri daripada zarah-zarah lain yang diikat bersama begitu rapat sehingga ia tidak dapat diperhatikan pada tenaga eksperimen semasa? Adakah terdapat zarah asas yang masih belum diperhatikan, dan jika ya, apakah itu dan apakah sifatnya? Adakah terdapat daya asas yang tidak dapat diperhatikan yang dicadangkan oleh teori yang menjelaskan masalah lain yang tidak dapat diselesaikan dalam fizik?
24. Penentukuran invarian. Adakah benar-benar teori tolok bukan Abelia dengan jurang dalam spektrum jisim?
25. simetri CP. Mengapakah simetri CP tidak dipelihara? Mengapakah ia dipelihara dalam kebanyakan proses yang diperhatikan?
26. Fizik semikonduktor. Teori kuantum semikonduktor tidak boleh mengira dengan tepat satu pemalar semikonduktor.
27. Kuantum fizik. Penyelesaian tepat persamaan Schrödinger untuk atom berbilang elektron tidak diketahui.
28. Apabila menyelesaikan masalah penyebaran dua rasuk pada satu halangan, keratan rentas penyebaran ternyata besar yang tidak terhingga.
29. Feynmanium: Apa yang akan berlaku kepada unsur kimia, yang nombor atomnya akan lebih tinggi daripada 137, akibatnya elektron 1s 1 perlu bergerak pada kelajuan melebihi kelajuan cahaya (mengikut model atom Bohr)? Adakah Feynmanium unsur kimia terakhir yang mampu wujud secara fizikal? Masalahnya mungkin muncul di sekitar elemen 137, di mana pengembangan pengedaran cas nuklear mencapai titik akhir. Lihat artikel Lanjutan jadual berkala elemen dan bahagian Kesan Relativistik.
30. Statistik fizik. Tiada teori sistematik proses tak boleh balik yang memungkinkan untuk menjalankan pengiraan kuantitatif untuk sebarang proses fizikal tertentu.
31. Kuantum elektrodinamik. Adakah terdapat kesan graviti yang disebabkan oleh ayunan titik sifar? medan elektromagnet? Tidak diketahui cara untuk memenuhi syarat keterhinggaan hasil, invarian relativistik dan jumlah semua kebarangkalian alternatif yang sama dengan perpaduan secara serentak apabila mengira elektrodinamik kuantum dalam rantau frekuensi tinggi.
32. Biofizik. Tiada teori kuantitatif untuk kinetik kelonggaran konformasi makromolekul protein dan kompleksnya. Tiada teori lengkap pemindahan elektron dalam struktur biologi.
33. Superkonduktiviti. Adalah mustahil untuk meramalkan secara teori, mengetahui struktur dan komposisi bahan, sama ada ia akan masuk ke dalam keadaan superkonduktor dengan suhu menurun.
Kesimpulan
Jadi, fizik zaman kita sedang pesat membangun. DALAM dunia moden Banyak peralatan yang berbeza telah muncul dengan bantuan yang memungkinkan untuk menjalankan hampir semua eksperimen. Dalam hanya 16 tahun, sains telah membuat lonjakan asas ke hadapan. Dengan setiap penemuan baru atau pengesahan hipotesis lama, sejumlah besar persoalan timbul. Inilah yang mengekalkan semangat saintis untuk penyelidikan berterusan. Semua ini hebat, tetapi agak mengecewakan bahawa senarai penemuan paling cemerlang tidak termasuk satu pencapaian penyelidik Kazakhstan.
Senarai sastera terpakai
1. Feynman R. F. Mekanik kuantum dan kamiran laluan. M.: Mir, 1968. 380 hlm.
2. Zharkov V. N. Struktur dalaman Bumi dan planet. M.: Nauka, 1978. 192 hlm.
3. Mendelssohn K. Fizik suhu rendah. M.: IL, 1963. 230 hlm.
4. Blumenfeld L.A. Masalah fizik biologi. M.: Nauka, 1974. 335 hlm.
5. Kresin V.Z. Superkonduktiviti dan superfluiditi. M.: Nauka, 1978. 192 hlm.
6. Smorodinsky Ya.A. Suhu. M.: Nauka, 1981. 160 hlm.
7. Tyablikov S.V. Kaedah teori kuantum kemagnetan. M.: Nauka, 1965. 334 hlm.
8. Bogolyubov N.N., Logunov A.A., Todorov I.T. Asas pendekatan aksiomatik dalam teori medan kuantum. M.: Nauka, 1969. 424 hlm.
9. Kane G. Fizik moden zarah asas. M.: Mir, 1990. 360 hlm. ISBN 5-03-001591-4.
10. Smorodinsky Ya. M.: TERRA-Book Club, 2008. 224 hlm. ISBN 978-5-275-01737-3.
11. Shirokov Yu., Yudin N. P. Fizik nuklear. M.: Nauka, 1972. 670 hlm.
12. Sadovsky M. V. Kuliah mengenai teori medan kuantum. M.: IKI, 2003. 480 hlm.
13. Rumer Yu B., Fet A. I. Teori kumpulan dan medan terkuantisasi. M.: Librocom, 2010. 248 p. ISBN 978-5-397-01392-5.
14. Novikov I.D., Frolov V.P. Fizik lubang hitam. M.: Nauka, 1986. 328 hlm.
15. http://dic.academic.ru/.
16. http://www.sciencedebate2008.com/.
17. http://www.pravda.ru/.
18. http://felbert.livejournal.com/.
19. http://antirelativity.workfromhome.com.ua/.
Disiarkan di Allbest.ru
...Dokumen yang serupa
Interaksi fizikal asas. Graviti. Keelektromagnetan. Interaksi yang lemah. Masalah perpaduan fizik. Pengelasan zarah asas. Ciri-ciri zarah subatomik. Lepton. Hadrons. Zarah adalah pembawa interaksi.
tesis, ditambah 02/05/2003
Konsep asas, mekanisme zarah asas, jenisnya interaksi fizikal(graviti, lemah, elektromagnet, nuklear). Zarah dan antizarah. Pengelasan zarah asas: foton, lepton, hadron (meson dan baryon). Teori kuark.
kerja kursus, ditambah 03/21/2014
Ciri asas dan pengelasan zarah asas. Jenis interaksi antara mereka: kuat, elektromagnet, lemah dan graviti. Kompaun nukleus atom dan harta benda. Kuark dan lepton. Kaedah, pendaftaran dan penyelidikan zarah asas.
kerja kursus, ditambah 12/08/2010
Pendekatan utama untuk klasifikasi zarah asas, yang mengikut jenis interaksi dibahagikan kepada: zarah komposit, asas (tanpa struktur). Ciri-ciri zarah mikro dengan separuh integer dan putaran keseluruhan. Zarah asas benar bersyarat dan benar.
abstrak, ditambah 08/09/2010
Ciri-ciri kaedah untuk memerhati zarah asas. Konsep zarah asas, jenis interaksinya. Komposisi nukleus atom dan interaksi nukleon di dalamnya. Definisi, sejarah penemuan dan jenis radioaktiviti. Tindak balas nuklear yang paling mudah dan berantai.
abstrak, ditambah 12/12/2009
Zarah asas ialah zarah tanpa struktur dalaman, iaitu, tidak mengandungi zarah lain. Pengelasan zarah asas, simbol dan jisimnya. Caj warna dan prinsip Pauli. Fermion sebagai zarah konstituen asas semua jirim, jenisnya.
pembentangan, ditambah 05/27/2012
Struktur dan sifat jirim jenis pertama. Struktur dan sifat jirim jenis kedua (zarah asas). Mekanisme pereputan, interaksi dan kelahiran zarah asas. Penghapusan dan pelaksanaan larangan pertuduhan.
abstrak, ditambah 10/20/2006
Kawasan pembakaran zarah bahan api dalam relau unit dandang pada suhu tertentu. Pengiraan masa kehabisan zarah bahan api. Syarat untuk membakar zarah kok di bahagian akhir obor aliran terus. Pengiraan pemalar keseimbangan tindak balas, kaedah Vladimirov.
kerja kursus, tambah 26/12/2012
Penentuan tenaga awal zarah fosforus, panjang sisi plat segi empat sama, cas plat dan tenaga medan elektrik pemuat. Merancang pergantungan koordinat zarah pada kedudukannya, tenaga zarah pada masa penerbangan dalam kapasitor.
tugasan, ditambah 10/10/2015
Kajian tentang ciri-ciri pergerakan zarah bercas dalam medan magnet seragam. Penubuhan pergantungan fungsi jejari trajektori pada sifat zarah dan medan. Penentuan halaju sudut zarah bercas yang bergerak di sepanjang laluan bulat.
Masalah semasa bermakna penting untuk masa tertentu. Suatu ketika dahulu, perkaitan masalah fizik adalah berbeza sama sekali. Soalan seperti "mengapa malam menjadi gelap", "mengapa angin bertiup" atau "mengapa air basah" telah diselesaikan. Mari lihat apa yang para saintis menggaru kepala mereka hari ini.
Walaupun pada hakikatnya kita boleh menerangkan lebih dan lebih lengkap dunia, soalan semakin lama semakin menjadi-jadi. Para saintis mengarahkan pemikiran dan instrumen mereka ke kedalaman Alam Semesta dan hutan atom, mencari di sana perkara yang belum dapat dijelaskan.
Masalah yang tidak dapat diselesaikan dalam fizik
Beberapa isu semasa dan tidak dapat diselesaikan dalam fizik moden adalah teori semata-mata. Sesetengah masalah dalam fizik teori tidak boleh diuji secara eksperimen. Bahagian lain ialah soalan yang berkaitan dengan eksperimen.
Sebagai contoh, eksperimen tidak bersetuju dengan teori yang dibangunkan sebelum ini. Terdapat juga masalah yang diterapkan. Contoh: masalah ekologi ahli fizik yang berkaitan dengan pencarian sumber tenaga baharu. Akhirnya, kumpulan keempat adalah masalah falsafah semata-mata sains moden mencari jawapan untuk " soalan utama makna kehidupan, alam semesta dan semua itu."
Tenaga gelap dan masa depan Alam Semesta
Mengikut idea hari ini, Alam Semesta berkembang. Selain itu, menurut analisis sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik dan sinaran supernova, ia berkembang dengan pecutan. Pengembangan berlaku kerana tenaga gelap. Tenaga gelap ialah bentuk tenaga yang tidak ditentukan yang diperkenalkan ke dalam model Alam Semesta untuk menerangkan pengembangan dipercepatkan. Tenaga gelap tidak berinteraksi dengan jirim dengan cara yang kita ketahui, dan sifatnya adalah misteri besar. Terdapat dua idea tentang tenaga gelap:
- Menurut yang pertama, ia memenuhi Alam Semesta secara sama rata, iaitu, ia adalah pemalar kosmologi dan mempunyai ketumpatan tenaga yang tetap.
- Menurut yang kedua, ketumpatan dinamik tenaga gelap berbeza-beza dalam ruang dan masa.
Bergantung pada idea tentang tenaga gelap yang betul, kita boleh andaikan nasib masa depan Alam semesta. Jika ketumpatan tenaga gelap meningkat, maka kita akan menghadapi Jurang besar, di mana semua perkara akan runtuh.
Pilihan lain - Picit besar, apabila daya graviti menang, pengembangan akan berhenti dan digantikan dengan mampatan. Dalam senario sedemikian, semua yang ada di Alam Semesta mula-mula akan runtuh menjadi lubang hitam individu, dan kemudian runtuh menjadi satu ketunggalan yang sama.
Banyak isu yang tidak dapat diselesaikan dikaitkan dengan lubang hitam dan sinaran mereka. Baca artikel berasingan tentang objek misteri ini.
Jirim dan antimateri
Semua yang kita lihat di sekeliling kita adalah perkara, terdiri daripada zarah. Anti jirim adalah bahan yang terdiri daripada antizarah. Antizarah ialah kembar zarah. Satu-satunya perbezaan antara zarah dan antizarah ialah cas. Sebagai contoh, cas elektron adalah negatif, manakala rakan sejawatannya dari dunia antizarah - positron - mempunyai nilai yang sama caj positif. Antizarah boleh didapati dalam pemecut zarah, tetapi tiada siapa yang menemuinya secara semula jadi.
Apabila berinteraksi (berlanggar), jirim dan antijirim musnah, mengakibatkan pembentukan foton. Mengapa jirim mendominasi Alam Semesta adalah persoalan besar dalam fizik moden. Diandaikan bahawa asimetri ini timbul dalam pecahan pertama sesaat selepas Big Bang.
Lagipun, jika terdapat jumlah jirim dan antijirim yang sama, semua zarah akan musnah, hanya meninggalkan foton sebagai hasilnya. Terdapat cadangan bahawa kawasan yang jauh dan belum diterokai sepenuhnya di Alam Semesta dipenuhi dengan antimateri. Tetapi sama ada ini masih perlu dilihat selepas banyak kerja otak.
By the way! Untuk pembaca kami kini terdapat diskaun 10% pada
Teori segala-galanya
Adakah terdapat teori yang boleh menjelaskan segala-galanya? fenomena fizikal di peringkat rendah? Mungkin ada. Soalan lain ialah sama ada kita boleh memikirkannya. Teori segala-galanya, atau Grand Unified Theory, ialah teori yang menerangkan nilai semua pemalar fizik yang diketahui dan menyatukan 5 interaksi asas:
- interaksi yang kuat;
- interaksi yang lemah;
- interaksi elektromagnet;
- interaksi graviti;
- Padang Higgs.
Dengan cara ini, anda boleh membaca tentang apa itu dan mengapa ia sangat penting di blog kami.
Di antara banyak teori yang dicadangkan, tidak ada satu pun yang lulus ujian eksperimen. Salah satu hala tuju yang paling menjanjikan dalam perkara ini ialah penyatuan mekanik kuantum dan relativiti am dalam teori graviti kuantum. Walau bagaimanapun, teori ini mempunyai bidang aplikasi yang berbeza, dan setakat ini semua percubaan untuk menggabungkannya membawa kepada perbezaan yang tidak boleh dialih keluar.
Berapa banyak dimensi yang ada?
Kita sudah biasa dengan dunia tiga dimensi. Kita boleh bergerak dalam tiga dimensi yang kita ketahui, ke belakang dan ke belakang, ke atas dan ke bawah, berasa selesa. Namun, ada M-teori, mengikut yang sudah ada 11 ukuran, sahaja 3 yang tersedia untuk kita.
Agak sukar, jika tidak mustahil, untuk membayangkan ini. Benar, untuk kes sedemikian ada radas matematik, yang membantu mengatasi masalah tersebut. Untuk tidak mengganggu fikiran kami dan anda, kami tidak akan membentangkan pengiraan matematik daripada teori-M. Petikan yang lebih baik daripada ahli fizik Stephen Hawking:
Kami hanyalah keturunan beruk yang berkembang di planet kecil dengan bintang yang tidak biasa. Tetapi kita mempunyai peluang untuk memahami Alam Semesta. Inilah yang menjadikan kita istimewa.
Apa yang boleh kita katakan tentang ruang yang jauh apabila kita tidak mengetahui segala-galanya tentang rumah kita? Sebagai contoh, masih tiada penjelasan yang jelas tentang asal dan penyongsangan berkala kutubnya.
Terdapat banyak misteri dan tugas. Terdapat masalah serupa yang tidak dapat diselesaikan dalam kimia, astronomi, biologi, matematik, dan falsafah. Dengan menyelesaikan satu misteri, kita mendapat dua sebagai balasan. Inilah kegembiraan ilmu. Biarlah kami mengingatkan anda bahawa kami akan membantu anda menghadapi sebarang tugas, tidak kira betapa sukarnya ia. Masalah pengajaran fizik, seperti mana-mana sains lain, adalah lebih mudah untuk diselesaikan daripada isu saintifik asas.
Masalah fizik
Apakah sifat cahaya?
Cahaya berkelakuan seperti gelombang dalam beberapa kes, dan seperti zarah dalam banyak kes lain. Persoalannya ialah: apakah dia? Tidak seorang mahupun yang lain. Zarah dan gelombang hanyalah perwakilan ringkas bagi tingkah laku cahaya. Pada hakikatnya, cahaya bukanlah zarah mahupun gelombang. Lampu padam lebih sukar daripada itu imej yang dilukis oleh idea yang dipermudahkan ini.
Apakah keadaan di dalam lubang hitam?
Lubang hitam dibincangkan dalam Bab. 1 dan 6, biasanya teras boleh lipat bintang besar yang terselamat daripada letupan supernova. Mereka mempunyai ketumpatan yang sangat besar sehingga cahaya pun tidak dapat meninggalkan kedalaman mereka. Disebabkan oleh pemampatan dalaman yang besar bagi lubang hitam, undang-undang fizik biasa tidak terpakai kepada mereka. Dan kerana tiada apa yang boleh meninggalkan lubang hitam, adalah mustahil untuk menjalankan sebarang eksperimen untuk menguji teori tertentu.
Berapa banyak dimensi yang wujud dalam Alam Semesta dan adakah mungkin untuk mencipta "teori segala sesuatu yang wujud"?
Seperti yang dinyatakan dalam Bab. 2, yang cuba menggantikan teori model standard, akhirnya boleh menjelaskan bilangan dimensi, serta memberikan kita "teori segala-galanya." Tetapi jangan biarkan nama itu menipu anda. Jika "teori segala sesuatu yang wujud" menyediakan kunci untuk memahami sifat zarah asas, senarai yang mengagumkan masalah yang tidak dapat diselesaikan- jaminan bahawa teori sedemikian akan meninggalkan banyak lagi yang tidak terjawab isu penting. Seperti khabar angin kematian Mark Twain, khabar angin tentang kematian sains dengan kemunculan "teori segala-galanya" sangat dibesar-besarkan.
Adakah perjalanan masa mungkin?
Secara teorinya, teori relativiti umum Einstein membenarkan perjalanan sedemikian. Walau bagaimanapun, kesan yang diperlukan pada lubang hitam dan sepupu teori mereka, "lubang cacing," akan memerlukan sejumlah besar tenaga, dengan ketara melebihi keupayaan teknikal semasa kami. Penerangan penerangan tentang perjalanan masa diberikan dalam buku Michio Kaku Hyperspace (1994) dan Images (1997) dan di laman web http://mkaku. org
Adakah gelombang graviti dapat dikesan?
Beberapa balai cerap sedang mencari bukti kewujudan gelombang graviti. Jika gelombang sedemikian boleh ditemui, turun naik dalam struktur ruang-masa itu sendiri akan menunjukkan bencana yang berlaku di Alam Semesta, seperti letupan supernova, perlanggaran lubang hitam, dan mungkin kejadian yang masih belum diketahui. Untuk butiran, lihat artikel W. Waite Gibbs "Riak Ruang Masa."
Apakah jangka hayat proton?
Beberapa teori yang tidak sesuai dengan model standard (lihat Bab 2) meramalkan pereputan proton, dan beberapa pengesan telah dibina untuk mengesan pereputan tersebut. Walaupun pereputan itu sendiri belum lagi diperhatikan, had bawah separuh hayat proton dianggarkan pada 10 32 tahun (dengan ketara melebihi umur Alam Semesta). Dengan kemunculan penderia yang lebih sensitif, mungkin untuk mengesan pereputan proton, atau ia mungkin perlu ditolak semula had bawah separuh hayatnya.
Adakah superkonduktor mungkin pada suhu tinggi?
Superkonduktiviti berlaku apabila rintangan elektrik logam jatuh kepada sifar. Di bawah keadaan sedemikian, arus elektrik yang ditubuhkan dalam konduktor mengalir tanpa kehilangan, yang merupakan ciri arus biasa apabila melalui konduktor seperti wayar kuprum. Fenomena superkonduktiviti pertama kali diperhatikan pada suhu yang sangat rendah (hanya melebihi sifar mutlak, - 273 °C). Pada tahun 1986, saintis berjaya membuat bahan superkonduktor pada takat didih nitrogen cecair (-196 °C), yang telah membenarkan penciptaan produk industri. Mekanisme fenomena ini masih belum difahami sepenuhnya, tetapi penyelidik cuba mencapai superkonduktiviti pada suhu bilik, yang akan mengurangkan kehilangan tenaga.
Dari buku Menarik tentang astronomi pengarang Tomilin Anatoly Nikolaevich5. Masalah navigasi cakerawala relativistik Salah satu ujian paling menjijikkan yang dihadapi oleh juruterbang, dan kini seorang angkasawan, seperti yang ditunjukkan dalam filem, ialah karusel. Kami, juruterbang masa lalu baru-baru ini, pernah memanggilnya sebagai "meja putar" atau "pemisah." Mereka yang tidak
Daripada buku Five Unsolved Problems of Science oleh Wiggins ArthurMasalah yang Tidak Selesai Sekarang kita memahami bagaimana sains sesuai dengannya aktiviti mental orang dan bagaimana ia berfungsi, seseorang dapat melihat bahawa keterbukaannya membolehkan dalam pelbagai cara untuk bergerak ke arah pemahaman yang lebih lengkap tentang Alam Semesta. Fenomena baru timbul tentang yang
Daripada buku The World in a Nutshell [ill. majalah buku] pengarang Hawking Stephen WilliamMasalah kimia Bagaimanakah komposisi molekul menentukan rupanya Pengetahuan tentang struktur orbit atom dalam molekul ringkas menjadikannya agak mudah untuk menentukan rupa molekul. Walau bagaimanapun, kajian teori tentang kemunculan molekul kompleks, terutamanya yang penting secara biologi, belum lagi
Dari buku History of the Laser pengarang Bertolotti MarioMasalah biologi Bagaimana keseluruhan organisma berkembang daripada satu telur yang disenyawakan, nampaknya, soalan ini boleh dijawab sebaik sahaja masalah utama daripada Bab? 4: apakah struktur dan tujuan proteom? Sudah tentu, setiap organisma mempunyai sendiri
Daripada buku The Atomic Problem oleh Ran PhilipMasalah Geologi Apakah yang menyebabkan perubahan besar dalam iklim Bumi, seperti pemanasan yang meluas dan zaman ais, yang telah mencirikan Bumi selama 35 juta tahun yang lalu, berlaku kira-kira setiap 100 ribu tahun. Glasier maju dan berundur di seluruh
Daripada buku Asteroid-Comet Hazard: Yesterday, Today, Tomorrow pengarang Shustov Boris MikhailovichMasalah astronomi Adakah kita bersendirian di Alam Semesta Walaupun kekurangan bukti eksperimen tentang kewujudan hidupan luar angkasa, terdapat banyak teori mengenai perkara ini, serta percubaan untuk mengesan berita dari tamadun yang jauh Bagaimana ia berkembang
Daripada buku The King's New Mind [Pada komputer, pemikiran dan undang-undang fizik] oleh Penrose RogerMasalah fizik moden yang tidak dapat diselesaikan
Daripada buku Graviti [Dari sfera kristal ke lubang cacing] pengarang Petrov Alexander NikolaevichMasalah teori Sisipan daripada Wikipedia.Psychedelic - Ogos 2013 Di bawah adalah senarai masalah yang tidak dapat diselesaikan dalam fizik moden. Sebahagian daripada masalah ini adalah bersifat teori, yang bermaksud bahawa teori yang sedia ada tidak dapat menjelaskan sesuatu yang tertentu
Daripada buku Perpetual Motion. Kisah obsesi oleh Ord-Hume ArthurBAB 14 PENYELESAIAN DALAM MENCARI MASALAH ATAU BANYAK MASALAH DENGAN PENYELESAIAN YANG SAMA? APLIKASI LASER Pada tahun 1898, Encik Wells membayangkan dalam bukunya The War of the Worlds pengambilalihan Bumi oleh Marikh, yang menggunakan sinar kematian yang boleh dengan mudah melalui batu bata, membakar hutan, dan
Dari buku Teori Ideal [The Battle for General Relativity] oleh Ferreira PedroII. Sisi sosial Masalah Bahagian masalah ini, tanpa ragu-ragu, adalah yang paling penting dan paling menarik. Memandangkan kerumitannya yang besar, kami akan mengehadkan diri kami di sini hanya kepada pertimbangan yang paling umum.1. Perubahan dalam geografi ekonomi dunia Seperti yang kita lihat di atas, kos
Dari buku penulis1.2. Aspek astronomi masalah ACO Persoalan menilai kepentingan bahaya asteroid-komet dikaitkan, pertama sekali, dengan pengetahuan kita tentang populasi Sistem Suria dengan badan kecil, terutamanya yang boleh berlanggar dengan Bumi. Astronomi menyediakan pengetahuan sedemikian.
Dari buku penulis Dari buku penulis Dari buku penulisMasalah baru kosmologi Mari kita kembali kepada paradoks kosmologi bukan relativistik. Mari kita ingat bahawa sebab paradoks graviti ialah untuk menentukan dengan jelas pengaruh graviti, sama ada tidak terdapat persamaan yang mencukupi, atau tidak ada cara untuk menetapkan dengan betul
Dari buku penulis Dari buku penulisBab 9. Masalah Penyatuan Pada tahun 1947, baru lulus dari sekolah siswazah, Brice DeWitt bertemu Wolfgang Pauli dan memberitahunya bahawa dia sedang mengusahakan kuantisasi. medan graviti. Devitt tidak faham mengapa dua konsep hebat abad ke-20 - fizik kuantum dan teori umum