¿Cuál es el problema más difícil de la física en los últimos diez años?
En primer lugar, en el mundo físico, ¿se pueden calcular en principio todos los parámetros adimensionales que se pueden medir para expresar sus características? ¿O hay algunos eventos que no suceden? Y estos accidentes sólo dependen de la mecánica cuántica o de la historia, ¿son también parámetros que no se pueden inferir? Quizás no sepas lo que esto significa. Parafraseando a Einstein, ¿fue Dios selectivo al crear nuestro universo? Por ejemplo, antes de que esté listo para activar BIGBANG, ¿necesita pensar en cuál debería establecer la velocidad de la luz en este universo? ¿Cuánto debo cargar mis aparatos electrónicos? ¿A qué valor debo establecer la constante de Rankine? ¿Estableció algunos números aleatorios solo para darse prisa o tenían que ser así? ¿Cuál es la lógica entre estos valores?
2. ¿Cómo ayuda la mecánica cuántica a explicar el origen del universo?
En la física moderna existen dos teorías, la relatividad general y el modelo estándar. La relatividad general es una teoría relacionada con la gravedad, y el Modelo Estándar utiliza la mecánica cuántica para describir los subatómicos y las fuerzas a las que obedecen. Los físicos han esperado durante mucho tiempo que la fusión de las dos teorías en una llevaría a "dar sentido" a todo, una teoría de la gravedad cuántica, que nos permitiría obtener una comprensión más profunda del universo y tal vez incluso descubrir cómo es. Nació con el Big Bang.
En tercer lugar, ¿cuánto dura la vida útil de un protón? ¿Cómo deberíamos entenderlo?
En el pasado, la gente creía que los protones y los neutrones eran diferentes y nunca se dividirían en partículas más pequeñas, y esta comprensión alguna vez se consideró cierta. Sin embargo, en la década de 1970, los físicos teóricos descubrieron que sus diversas teorías podrían convertirse en una "teoría unificada", argumentando que el protón debe ser inestable y aún así romperse en circunstancias muy accidentales durante un largo período de tiempo. Sin embargo, para poder observar este fenómeno de división, tuvimos que encontrar una manera de capturar los protones durante el proceso de muerte. Durante muchos años, investigadores experimentales relevantes han estado observando de cerca grandes tanques de agua en el laboratorio, con la esperanza de encontrar los protones que mueren dentro de los átomos, pero hasta hoy, la tasa de muerte de estos protones siempre ha sido cero, lo que en realidad demuestra que Los protones son partículas extremadamente estables o tienen vidas extremadamente largas, quizás más de mil millones de años.
En cuarto lugar, ¿es la naturaleza supersimétrica? Si es así, ¿cómo se rompe su supersimetría?
Muchos físicos creen que todas las fuerzas están unificadas en una única teoría, lo que requiere una estrecha relación entre dos partículas muy diferentes, y esta estrecha relación es lo que llamamos supersimetría. Sin embargo, los físicos aún tienen que explicar el colapso de la supersimetría. A medida que el universo se enfrió y posteriormente se condensó, este estado asimétrico se desarrolló, rompiendo la perfección matemática con la que nació.
En quinto lugar, ¿el universo muestra por qué hay tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal?
Esto se debe simplemente a que la gente aún no ha encontrado una respuesta aceptable, porque no podemos imaginar cómo movernos en otra dirección que no sea arriba y abajo, adelante y atrás, izquierda y derecha. Pero no podemos imaginar ni pensar que el universo sea así. De hecho, según la teoría transfinita, sabemos que debe haber otras seis dimensiones, cada una de las cuales es muy pequeña y presenta un rizo, por lo que no podemos detectarlo. Si esta teoría es correcta, ¿por qué sólo se alargan estas tres dimensiones?
Sexto, ¿por qué la constante cosmológica tiene su propio número? ¿Es una constante? ¿Es cero?
Los cosmólogos siempre han creído que el universo se está expandiendo a un ritmo muy estable y, según sus observaciones recientes, el universo puede estar expandiéndose cada vez más rápido, y la constante cosmológica es lo que la gente usa para describir el universo. . Esta cosa que se acelera lentamente. Entonces, ¿esta constante es un valor muy pequeño o se cree que es cero, como se sabía anteriormente? Hasta ahora, los físicos no tienen forma de explicar este valor, pero según algunos cálculos básicos, sabemos que esta constante puede ser muy grande, quizás de 10 a 122 veces el valor observado, es decir, el universo puede estar saltando a una velocidad oleada. . Pero ese no es el caso, por lo que debe haber algún mecanismo para suprimirlo. ¿Pero qué es exactamente? No lo sabemos todavía.
En séptimo lugar, ¿cuáles son los grados básicos de libertad de la teoría M? ¿Puede esta teoría describir verdaderamente la naturaleza?
La teoría de supercuerdas ha tenido una gran debilidad a lo largo de los años y es que ha tenido cinco versiones diferentes. Entonces, ¿qué argumento es correcto? Si existiera la teoría de supercuerdas, ¿podría describir el universo? Después del surgimiento de la teoría M, una sustancia misteriosa llamada "brana" se añadió al espectro de sustancias subatómicas. Esta membrana es igual que la membrana fisiológica, pero puede existir hasta en nueve dimensiones. Entonces, ¿cuál es la unidad de materia más básica? ¿Las membranas están hechas de cuerdas o las cuerdas están hechas de membranas? ¿O tal vez hay otras unidades físicas más fundamentales en el universo que aún no conocemos?
En octavo lugar, ¿cuál es la solución a la paradoja de la información del agujero negro?
Una conclusión que podemos sacar de la teoría cuántica es que la información no se pierde en este universo, ya sea que describa la forma exacta en que las partículas de tinta forman archivos o la velocidad a la que se mueven. Al igual que la definición de información en física, es diferente del significado. En realidad, la información se refiere simplemente a números binarios, o algún otro código, ya sea un número o un código, que la gente usa para describir con precisión de esta manera o un objeto. Entonces, si arrojáramos enciclopedias a un agujero negro, la información contenida en esos libros podría ser absorbida y perdida para siempre en el universo. Se pensaba que era imposible pero inexplicable.
Noveno, ¿qué tipo de física puede explicar la enorme brecha entre la masa típica de las partículas elementales y su atracción gravitacional?
En otras palabras, ¿por qué la fuerza gravitacional de un objeto es mucho menor que otras fuerzas? Podemos utilizar la analogía de los clips y los imanes. El imán puede sujetar completamente el clip, pero la gravedad de la tierra no puede separar el clip del imán.
Décimo, ¿podemos comprender cuantitativamente las limitaciones de los quarks y los gluones en la cromodinámica cuántica y la diferencia de masa entre ellos?
La cromodinámica cuántica es una teoría utilizada para describir la fuerza nuclear fuerte, que es transportada por los gluones y puede combinar quarks en partículas como protones y neutrones. La teoría de la cromodinámica cuántica sostiene que estas diminutas subcapas están unidas para siempre y que no podemos separar un solo gluón o un solo quark de un protón. Porque cuanto mayor sea la distancia entre ellos, más fuerte será esta poderosa fuerza y podrá devolverlos rápidamente a su posición original. Pero en cuanto a los gluones y los quarks, los físicos todavía no pueden explicar por qué nunca pueden salir de sus limitaciones y por qué la masa de todas las partículas que pueden sentir fuertes efectos no puede ser cero.
Aunque estos grandes problemas todavía afectan a los científicos de todo el mundo, creo que quizás en un corto tiempo en el futuro, a medida que la gente continúe explorando y entendiendo el universo, estos problemas puedan resolverse uno por uno.