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物理学百年没有突破,只因这三大问题!人类似乎被困住了(物理学的突破)

小条 2024-10-17

人类物理学已经停滞了100年,仅仅因为这三座大山无法克服。你可能永远不会进步!

你可知道?物理学是人类文明的基础,决定着我们的生产力、科技水平,甚至我们的思维方式。没有物理学,现代社会就不会存在。但物理学已经停滞了一个多世纪,没有新的突破性理论或发现。阻碍物理学进步的三座大山是:万物理论、标准模型、暗物质和暗能量。这三座山如此之高,如此之难,以至于有些人怀疑物理学是否永远不会取得进步。

为什么物理学如此重要?

物理学是自然科学的核心,研究自然的基本规律和现象。从牛顿的经典力学到爱因斯坦的相对论再到玻尔和海森堡的量子力学,物理学不断揭示宇宙的神秘和美丽。物理学也是工程技术的源泉,为人类提供了无数改变世界的方式和工具。从蒸汽机、电灯、电话、电视、计算机、互联网到火箭、卫星、核能、激光等等,它们都是物理的产物。物理学还影响了人类的思想和文化,使我们对自然和我们自己有更深入、更广泛的理解。从哲学、数学、逻辑学、心理学、社会学等各个领域,到文学、艺术、音乐、电影等各种艺术形式,都受到了物理学的启发。物理学无法继续取得突破或许可以解释为什么外星文明至今没有被发现。因为我们都被锁起来了!

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物理学为什么停滞了?

自20世纪初相对论和量子力学这两个重要理论出现以来,物理学界还没有出现过类似的伟大成就。相反,物理学正处于一种困境和危机之中。这种困境和危机主要表现在三个方面:

大山一:万有理论

万物理论是指能够统一解释自然界中粒子间所有基本力和相互作用的数学模型。这个模型被认为是物理学的目标和梦想。然而,实现这个梦想的一个主要障碍是:量子力学和广义相对论的不相容。量子力学是描述微观世界的理论,包括电磁力、强力、弱力等三种基本力,以及电子、夸克、中微子等各种基本粒子。广义相对论是解释引力的基本力和宏观世界的理论,宏观世界包括行星、黑洞和时空等各种天体和结构。

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量子力学和广义相对论都是非常成功的理论,可以充分解释各自领域的实验观察结果。然而,当我们试图将这两种理论结合起来时,我们发现它们之间存在着重大的矛盾和冲突。例如,在量子力学中,引力是由虚拟粒子(——引力子)传递的,而在广义相对论中,引力是由时空曲率产生的。在量子力学中,时空是一个固定的背景,但在广义相对论中,时空是一个动态的实体。在量子力学中,物理现象是随机的和不确定的,但在广义相对论中,物理现象是确定性的和可预测的。这些矛盾和冲突使得不可能用一个统一的框架来解释自然界的一切现象。

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为了解决这个问题,物理学家提出了许多尝试和假设,如弦理论、环面理论、M理论、量子引力理论、环形引力理论等。所有这些理论都试图用更高的维度、更小的尺度或更复杂的结构来解释自然的基本组织和运行规律。然而,这些理论面临着许多困难和挑战,包括缺乏实验证据、数学过于复杂、物理过于抽象等。因此,目前还没有一个普遍接受且可证明的万事万物理论。

大山二:标准模型

标准模型是迄今为止最完整、最成功的物理理论之一,能够解释除重力之外的三种基本力和所有已知基本粒子之间的相互作用。标准模型包含三个部分:量子电动力学(QED)、量子色动力学(QCD)和电弱统一理论(EW),分别描述电磁力、强力和弱力。标准模型还包括希格斯机制,它解释了为什么基本粒子具有质量。标准模型在过去几十年中经受住了无数的实验测试,能够预测各种物理现象和参数。

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然而,标准模型也存在许多缺陷和问题。例如:

- 标准模型无法解释为什么基本粒子具有不同的质量和电荷,或者为什么存在三代粒子。

- 标准模型无法解释为什么暗物质和暗能量构成了宇宙的大部分,但我们无法直接观察它们。

- 标准模型无法解释为什么宇宙中的物质和反物质是不对称的。如果物质和反物质在宇宙诞生之初就处于平衡状态,它们就会互相湮灭,不留任何东西。

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- 标准模型无法解释为什么中微子具有质量或为什么它们在三种类型之间转变。

- 标准模型无法解释为什么引力如此弱以至于与其他三种基本力相比几乎可以忽略不计。

- 标准模型无法解释引力子的存在,引力子是传输引力的假设粒子,其存在尚未被发现。

- 标准模型无法解释为什么存在超对称性。这是一种假设的对称性,其中每个基本粒子都被认为有一个相应的超对称粒子,但目前还没有发现超对称粒子。

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这些问题表明标准模型还不是一个完整、正确的理论,可能需要修改或被更高层次的理论取代。然而,目前还没有一种理论能够同时解决这些问题并与标准模型和实验数据相一致。

大山三:暗物质和暗能量

暗物质和暗能量是当今天文学和宇宙学中最大的谜团之一,虽然我们无法直接观察它们,但我们可以通过它们的引力效应来推断它们的存在。根据新的观测数据,暗物质约占宇宙总物质的27%,暗能量约占宇宙总能量密度的68%(分子、星系)等)只占5%。宇宙的。这意味着我们只了解宇宙的一小部分,而它的大部分内容我们都是未知的。

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暗物质和暗能量的存在给物理学带来了巨大的挑战和困惑。例如:

- 我们不知道暗物质是由什么构成的,也不知道它是否以引力以外的方式与正常物质相互作用。

- 我们不知道暗能量是什么,为什么它会导致宇宙加速膨胀,以及这种加速膨胀是否会结束。

- 我们不知道暗物质和暗能量是否相关或统一,以及它们是否与标准模型和万物理论兼容或全面。

这些问题让我们感到无助和沮丧,因为我们没有合适的实验或理论工具来探索未知领域。要推断它们的性质和作用,我们只能依靠一些间接证据和推测。

物理学还有希望吗?

面对这三座大山,我们是否应该感到绝望和失望?物理学真的已经走到了尽头,不再能够有新的突破和发展吗?

没有人能回答。

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然而,整个21世纪,人类物理学面临着如此巨大的困难和挑战。人类如果真想突破太阳系、银河系,就必须攻克三座大山:万物理论、标准模型、暗物质、暗能量。

悲观的是宇宙中不存在外星信号,这是极不合理的。

宇宙中真的存在这样的基本约束吗?

从本质上讲,这是否意味着宇宙本身无法被完全理解(从某种意义上说,人类就是宇宙本身)?

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又到了推荐书籍的时候了。

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