6 крупнейших тайн физики, которые до сих пор не разгаданы
В 1900 году британский физик лорд Кельвин сказал: «В физике нет ничего нового, подлежащего открытию. Остается лишь выполнять все более и более точные измерения». Однако начиная с 1900 года, в течение трех десятилетий, ученые развивали квантовую механику, которая оказалась несовместимой с общей теорией относительности, что породило одно из самых глубоких противоречий в физике.
Сегодня ни один ученый не посмеет утверждать, что наше физическое знание Вселенной близится к завершению. Напротив, с каждым новым открытием кажется, что неразрешенных вопросов становится только больше. Naked Science представляет подборку самых крупных неразгаданных тайн физики.
Что такое темная энергия?
Вселенная продолжает расширяться все быстрее, несмотря на то, что основная действующая в ней сила – сила притяжения, или гравитация, – этому противодействует. Учитывая это, астрофизики предположили, что существует невидимый агент, который противодействует этой самой гравитации. Они называют его темной энергией. В общепринятом понимании темная энергия – это «космологическая постоянная», неотъемлемое свойство самого пространства, которое имеет «отрицательное давление». Чем больше расширяется пространство, тем больше его (пространства) создается, а с ним и темной энергии. На основании наблюдаемых темпов роста Вселенной ученые сделали вывод, что темная энергия должна составлять не менее 70% от общего содержания Вселенной. Но по-прежнему непонятно, что это и где это искать.
Что такое темная материя?
Очевидно, что около 84% материи во Вселенной не поглощает и не излучает свет. Темная материя не может быть непосредственно увидена. Ее существование и свойства фиксируются благодаря ее гравитационному воздействию на видимую материю, излучению и изменению структуры Вселенной. Эта темная субстанция пронизывает окраины Галактики и состоит из «слабо взаимодействующих массивных частиц». До сих пор ни один из детекторов не смог обнаружить эти частицы.
Почему существует «стрела времени»?
Время движется вперед. Этот вывод можно сделать на основании свойства Вселенной под названием «энтропия», которое определяется как уровень увеличивающегося беспорядка. Нет никакого способа, чтобы обратить вспять рост энтропии после того, как это уже произошло. «Стрела времени» – это концепция, описывающая время как прямую, протянутую из прошлого в будущее. «Во всех процессах существует выделенное направление, в котором процессы идут сами собой от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному». Но основной вопрос в следующем: почему энтропия находилась на низком уровне в момент зарождения Вселенной, когда сравнительно небольшое пространство переполнялось колоссальной энергией?
Существуют ли параллельные Вселенные?
Астрофизические данные свидетельствуют о том, что пространственно-временной континуум может быть «плоским», а не изогнутым, а значит, он продолжается бесконечно. Если это так, то наша Вселенная – лишь одна из бесконечно большой Мультивселенной. По расчетам, проведенным в 2009 году физиками Андреем Линде и Виталием Ванчуриным, после Большого взрыва образовалось десять в десятой степени в десятой степени в седьмой степени (10^10^10^7) вселенных. Много. Очень много. Если параллельные Вселенные существуют, то как мы могли бы когда-нибудь обнаружить их присутствие?
Почему материи значительно больше, чем антиматерии?
На самом деле, вопрос не в том, почему вещества больше, чем противоположно заряженного антивещества, а в том, почему что-то вообще существует. Некоторые ученые предполагают, что после Большого взрыва материя и антиматерия были симметричны. Если бы это было так, то видимый нами мир был бы сразу же уничтожен – электроны вступили бы в реакцию с антиэлектронами, протоны – с антипротонами и так далее, оставляя за собой лишь огромное число «голых» фотонов. Однако по какой-то причине материи существенно больше, чем антиматерии, что позволяет нам всем существовать. Этому нет общепринятого объяснения.
Каким образом измерить коллапс квантовых волновых функций?
В странном царстве фотонов, электронов и прочих элементарных частиц квантовая механика является законом. Частицы не ведут себя как крошечные шарики, они действуют как волны, которые распространяются на огромные площади. Каждая частица описывается волновой функцией, которая говорит о ее возможном расположении, скорости и других свойствах. На самом деле, частица имеет диапазон значений для всех свойств до того времени, пока ее экспериментально не измерили. В момент обнаружения ее волновая функция «разрушается». Но как и почему измерения частиц в той реальности, которую мы воспринимаем, несут крах для их волновой функции? Вопрос о проблеме измерения может показаться эзотерическим, но приблизиться к пониманию того, что такое наша реальность, да и существует ли она вообще, нам еще предстоит.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые использовали квантовые процессоры для расчета поведения атомов внутри жидкой соли, из которой образуется топливо для термоядерного синтеза. Модель с высокой точностью рассчитала химические связи внутри заряженной жидкости. Это поможет инженерам быстрее подобрать состав компонентов для будущих электростанций.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Американское военное ведомство опубликовало четвертую часть материалов о неопознанных летающих объектах. Собственно новых файлов не так много: как и в прошлые разы, значительная часть опубликованного была известна ранее. Однако есть детали, которые действительно интересны и указывают на объекты, чья природа не может быть легко объяснена в рамках известного землянам на сегодняшний день.
Ученые Сеченовского Университета выявили генетические особенности, связанные с развитием разных клинических форм ювенильной склеродермии — редкого аутоиммунного заболевания, которое приводит к поражению кожи, сосудов и соединительной ткани. Исследование показало, что полиморфизм ряда генов,участвующих в патогенезе склеродермии предрасполагает к развитию разных клинических форм болезни. В перспективе эти данные могут позволить точнее прогнозировать течение заболевания и подбирать терапию индивидуально.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Перепад температуры способен породить спиновый ток — причем безо всякого электрического тока, проводов и контактов. Ученые из Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ Евгений Седов и Алексей Кавокин теоретически показали, что газ экситонных поляритонов превращает тепловой градиент в целое семейство спиновых и поляризационных токов. Их работа описывает оптические аналоги хорошо известных термоэлектрических эффектов и формулирует правила, по которым с помощью тепла можно управлять поляризацией света.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии