19世纪的最后一天,欧洲大量物理学家聚集到一起,讨论物理学的发展。

著名的开尔文男爵非常自信地表示:如今人类的物理学大厦基本已经建成,只差两朵乌云还飘在空中。

最终,这两朵乌云被拨开,物理学“守得云开见月明”。这两朵乌云,就是量子力学和相对论。

可是,拨开了两朵乌云的物理学,不仅没有真的见到晴朗,反而迎来了更多的乌云。

在21世纪的今天,我们的物理学还面临哪些“乌云”呢?

物理学有哪些未解决的问题(当今物理界的几大未解之谜)(1)

两朵乌云互不相容

问题在于,上面所说的两朵乌云,很显然并不相容。量子力学研究的是极致的小,小到质子,夸克甚至更小,而相对论研究的是无限的大,大到黑洞,星系甚至宇宙。

对于两个不同的物理学领域,需要用到的物理知识也完全不同。相对论研究的物理学要更侧重引力,而量子力学则更需要考虑其他基本力的作用。

为何明明都是一个宇宙的物理学,却需要两套完全不同甚至相反的物理学法则?难道没有一个终极的物理学领域,能够将这两个物理学领域统一到一起,让我们用同一套物理学法则就能理解量子力学和相对论吗?

物理学有哪些未解决的问题(当今物理界的几大未解之谜)(2)

正负粒子的不平衡

科学家发现,在我们日常生活中各种物质的组成粒子之外,还有和它们质量相等、属性相反的负粒子。

按理来说,正负粒子通过能量转化为质量而形成,都是成对出现。然而事实却是:我们的这个世界几乎完全是由我们的粒子组成,没有负粒子。

究竟是什么原因导致了正负粒子如此的不平衡?我们的世界为何不是由负质子、正电子这些反粒子构成呢?

物理学有哪些未解决的问题(当今物理界的几大未解之谜)(3)

暗物质的本质

根据科学家的探测,我们的宇宙中,所有可见的物质,包括恒星、行星、黑洞在内,只占宇宙全部质量的4%左右,其余的都是暗物质和暗能量。

可是,直到现在,我们还完全不知道暗物质或者暗能量究竟是什么,也可以说我们对于96%的宇宙是完全未知的。

事实上,暗物质和暗能量都是决定宇宙命运的重要因素。科学家还发现,随着宇宙的膨胀,暗物质的数量还在不断增加。如果我们始终搞不懂暗物质的本质,我们早晚会被它毁掉。

物理学有哪些未解决的问题(当今物理界的几大未解之谜)(4)

宇宙的结局

宇宙的结局是每个人都关心的问题,这也是人类最终命运的归宿。

宇宙到底会一直膨胀下去,还是膨胀到极限然后开始收缩回奇点,然后不断轮回,这是一个科学家们争论了很久的话题。

目前来看,宇宙的命运很可能就是走向灭亡,如果真的如此,我们该如何保护人类文明不被毁灭,将是一个重大的课题。

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