物理学中未解决的问题列表

2021-03-22 02:15:19

跳转到导航跳转以搜索以下是将标记的未解决问题分组为广泛的物理区域。 [1]

物理学中的一些主要未解决的问题是理论的,这意味着现有的理论似乎无法解释一定观察到的现象或实验结果。其他人是实验性的,这意味着难以创造一个试验来测试提出的理论或更详细地调查现象。

仍有一些问题超出了物理标准模型,例如强的CP问题,中微子肿块,物质 - 反物质不对称,以及暗物质和暗能的性质。 [2] [3]另一个问题在于标准模型本身的数学框架内 - 标准模型与通用相对性的标准模型不一致,到一个或两个理论在某些条件下分解的点(例如在已知的时空奇点内)像大爆炸和超出事件范围之外的黑洞中心)。

一切理论:是否存在一个理论,解释了所有基本物理常数的值,即所有耦合常数,所有基本粒子块和基本粒子的所有混合角度? [4]是否有一个理论解释了为什么标准模型的仪表组是它们的规格组,以及为什么观察到的时空具有3个空间尺寸和1个时间尺寸?是"基本物理常数"真的很根本还是随着时间的变化而变化?颗粒物理标准模型中的任何基本颗粒是否实际上是复合颗粒太紧,以观察到当前的实验能量时?是否有尚未观察到的基本颗粒,如果是的话,它们是哪些?他们的性质是什么?有没有观察到的基本力量?

时间箭头(例如熵'箭头的时间):为什么时间有方向?根据热力学的第二律法,为什么过去,宇宙过去的熵在过去和未来的普遍(但不是本地)增加时相关? [4]为什么在某些弱势力衰减中观察到CP违规,但不是其他地方? CP是否违反了一些热力学定律的产品,或者他们是一个单独的时间箭头吗?因因果关系原则是否有例外?有没有一个可能的过去?目前的时刻是否与过去和未来不同,或者只是意识的紧急财产?是什么链接量子的时间箭头到热力学箭头?

对量子力学的解释:现实的量子描述如何,其中包括诸如各州和波飞行塌陷或昆腾脱机的叠加的元素,引起我们所感知的现实? [4]另一种说明这个问题的方法对测量问题:什么构成A"测量"显然导致波浪功能崩溃成明确的状态?与古典物理过程不同,一些量子机械过程(例如由量子缠结引起的量子传送)不能同时"当地&#34 ;,"因果关系"和"真实",但是,不明显的是必须牺牲这些属性中的哪一个,[5]或者试图描述这些感官中的量子机械过程是类别误差,使得对量子力学的正确理解将使问题毫无意义。多个人可以解决它吗?

阳厂理论:鉴于任意紧凑型仪表组,是否存在具有有限质量差距的非普通量子阳铣刀理论? (这个问题也被列为数学中的千年奖项之一。)[6]

颜色限制:量子色动力学(QCD)颜色限制猜想是彩色带电粒子(例如夸克和胶水)不能与他们的父母HADRON分离而不产生新的强子。 [7]是否可以提供任何非雅中规格理论的颜色限制的分析证明?

无量纲物理常数:目前,不能计算无量纲物理常数的值;它们仅通过物理测量确定。 [8] [9]什么是最小数量的无量纲物理常数,从中可以衍生出所有其他无量纲物理常数?是必要的尺寸物理常数吗?

微调宇宙:基本物理常数的值处于狭窄的范围,以支持基于碳的寿命。 [10] [11] [12]这是因为存在具有不同常数的其他宇宙,或者是我们的宇宙' S常数是偶然的结果,还是其他因素或过程?特别是,Tegmark'抽象数学平行宇宙的数学多层假设形式化模型,以及具有不同形式的法律和物理常数的时空地区的景观多层假设,来自周围空间的形式化的不同形式的法律和物理常数。

量子场理论:是否有可能在数学上严格的代数QFT框架中构建,这是四维空间的理论,包括相互作用并且不诉诸扰动方法? [13] [14]

位置:量子物理学是否有非本地现象? [15] [16]如果存在,则非局部现象是局限于违反贝尔不等式中揭示的纠缠,或者可以以非本地方式移动信息和保守的数量?在什么情况下观察到非局部现象?关于非局部现象的存在或缺乏关于时空的基本结构的存在是什么?这阐明了如何阐明对量子物理学的基本性质的正确解释?

时间问题:在量子力学时间是经典背景参数,时间流动是普遍的和绝对的。在一般相对论时间中是四维时刻的一个组成部分,并且时间流动根据时空的曲率和观察者的时空轨迹。这两个时间概念怎样才能和解? [17]

宇宙通货膨胀:是宇宙通胀理论在较早期的宇宙中是否正确,如果是这样,这个时代的细节是什么?什么是假设的印度标量领域,以引起这种宇宙通胀?如果通货膨胀发生在一点,它是通过量子机械波动的充气自我维持,从而在一些极遥远的地方进行? [18]

地平线问题:当大爆炸理论似乎预测夜空的大爆炸理论时,为什么偏心的宇宙如此均匀的夜晚的夜间天空的各向异性?宇宙通胀通常被接受为解决方案,但是其他可能的解释如诸如可变速度的亮度更合适? [19]

宇宙的起源和未来:出现任何存在的条件如何?宇宙是否朝向大冻结,一个大裂纹,一个大咬嚼或大弹跳?或者是无限循环模型的一部分吗?

宇宙的大小:可观察宇宙的直径约为930亿光年,但整个宇宙的大小是多少?

Baryon不对称:为什么要在可观察到的宇宙中的反物质更重要? (这可能由于中氨基 - antiNeutin振荡中的表观不对称而溶解。)[20]

宇宙恒定问题:为什么真空的零点能量不会引起大的宇宙学常数?什么取消了它? [21] [22]

暗物质:暗物质的身份是什么? [19]是颗粒吗?它是最轻的超级霸王(LSP)吗?或者,归因于暗物质点的现象,不适用于某种形式的物质,但实际上是重力的延伸?

暗能量:观察到的加速扩张(De Satter Phase)的原因是什么?为什么当两者随时间相比变得相当不同时,为什么当场的密度相同的暗能量的能量密度。我们可以简单地在正确的时间观察吗?黑暗能量是纯粹的宇宙学常量,还是典型的典型型号,如幻象能量适用?

黑暗流动:是非球形对称的引力从可观察到的宇宙之外,负责宇宙中的大物体的一些观察到的大物体运动?

邪恶轴:微波天空的一些大功能在超过130亿光的距离似乎与太阳系的运动和方向一致。这是由于加工中的系统错误,局部效应的结果污染,或者无法解释的犯罪行为的委员会原则?

宇宙的形状:Comoving Space的3多种,即宇宙的分配空间部分,非正式地称为"形状"宇宙?虽然已知曲率是曲率为"关闭"在可观察的尺度上为零。宇宙通胀假设表明,宇宙的形状可能是不可测量的,而是自2003年以来,Jean-Pierre Luminet等人和其他群体表明宇宙的形状可能是PoincaréDodecaheDral的空间。形状不可观; POINCARÉ空间;还是另外3个歧管?

宇宙中最大的结构大于预期。目前的宇宙模型表示,由于宇宙的扩展胜过重力的膨胀,应在大于几亿光年的尺度上大于几亿光年的结构。 [23]但斯隆长城的长城长度为13.8亿光。而目前已知的最大结构是Hercules-Corona Borealis Great Wall,长度高达10亿光年。这些实际结构或随机密度波动吗?如果他们是真实的结构,他们就会违背'伟大的结尾'假设是在较小的调查中看到的3 000亿光年结构的规模被随机化到宇宙的平滑分布在视觉上显而易见的程度。

额外的尺寸:大自然有四个以上的空间尺寸吗?如果是这样,他们的大小是多少?尺寸是宇宙的基本属性还是其他物理法律的紧急情况?我们可以通过实验遵守空间尺寸较高的证据吗?

真空灾难:为什么预测的量子真空的质量对宇宙的扩展影响不大? [22]

量子重力:量子力学和一般相对性可以实现为完全一致的理论(也许是量子场理论)? [24]时尚是根本连续的还是离散的?一致的理论是否涉及由假设的叫叫的力介导的力,或者是空间本身的离散结构的产物(如在环量子重力中)?是否在非常小或非常大的尺度或从量子重力机制流动的其他极端情况下存在偏离通用相对论的预测?

黑洞,黑洞信息悖论和黑洞辐射:做黑洞会产生热辐射,正如理论场所所预期的? [25]这种辐射是否包含有关其内部结构的信息,如Gauge-Gravity Tuegity所示,或者不是由Hawking&#39所暗示的如果没有,黑洞可以蒸发,存储在其中的信息会发生什么(由于量子力学不提供信息的破坏)?或者在一些点留下辐射停止,留下黑洞残余物?如果这样的结构甚至存在,是否有另一种方法可以以某种方式探测其内部结构?

宇宙审查假设和年表保护猜想:可以奇点隐藏在活动视线后面,称为"裸露的奇点和#34;从现实的初始条件中出现,或者可以证明一些版本的"宇宙审查假设"罗杰潘多斯提出这是不可能的吗?类似地,在一些解决方案中出现的闭合时间曲线将通过与量子力学的一般相对性的量子重力理论排除在一般相对性的方程(并且意味着向后时间行程的可能性)。建议由"年代学保护猜想"斯蒂芬霍金?

层次问题:为什么重力这样的弱势?只有在普朗克斯级的颗粒,大约109个GEV的颗粒变得强大,远高于电挖掘量(100 GEV,能量规模在低能量下占据了物理)。为什么这些鳞片彼此如此不同?什么可以防止电卷发尺度的数量,例如Higgs玻色子质量,从普朗克规模的顺序获得量子校正?溶液超对称,额外的尺寸,还是只是人类微调?

普朗克粒子:普朗克大众在数学物理学的部分中起着重要作用。一系列研究人员已经建议存在质量等于或接近栅克块的基本颗粒。然而,与任何检测到的颗粒相比,栅克肿块巨大。如果存在甚至存在具有接近栅克质量的粒子,则仍然是一个未解决的问题。这与层次问题间接相关。

磁垄断:携带颗粒"磁性电荷"存在于过去,更高能源的时代?如果是这样,请留下任何留下? (Paul Dirac表明存在某些类型的磁垄断将解释电荷量化。)[27]

中子寿命拼图:虽然已经过几十年研究了中子寿命,但由于两种实验方法的结果("瓶子"与" beam" beam"梁&# 34;)。 [28]

质子腐烂和旋转危机:质子是根本稳定吗?或者它衰减有限的寿命,如标准模型的某些扩展所预测的? [29]夸克和胶水如何携带质子旋转? [30]

超对称:Spacetime超对称在TEV尺度上实现了吗?如果是的话,超对称打破的机制是什么?超对称是否稳定了电挖掘量,防止了高量子校正?最轻的超对称颗粒(LSP)是否包括暗物质?

几代物质:为什么有三代夸克和肝子?是否有一种理论可以从第一个原则(yukawa联轴器理论)中特别是几代人的群众解释特定夸克和肝脏? [31]

中微子质量:中微子的质量是什么,无论是狄拉克还是马克萨士统计局?质量等级是正常还是倒置? CP违反阶段等于0? [32] [33]

强的CP问题和轴:为什么强大的核相互作用不变于平价和电荷串联? peccei-quinn理论解决这个问题的解决方案吗?轴可以是暗物质的主要成分吗?

异常磁性偶极矩:为什么MuOn' S异常磁性偶极矩(" muon g-2")显着不同的实验测量值与本物理常数的理论上预测值显着不同? [34]

质子半径拼图:质子的电荷半径是多少?它与普鲁隆充电有何不同?

Pentaquarks和其他异国情调的强子:夸克的组合是可能的吗?为什么Pentaquarks很难发现? [35]是否是五个基本颗粒的紧密系统,或者是一对骨折和梅森的更弱束缚的配对? [36]

Koide公式:粒子代代问题的一个方面。三个带电百分之部的群众的总和,除以这些群体的根的总和的平方,在一个标准的观察结果中,是q = 2 3 {\ textstyle q = {\ frac {2} { 3}}}。这是未知如何这样的简单值如何实现,为什么它是1/3(相等质量)和1(一个质量主导)的可能极端值的确切算术平均值。

太阳循环:太阳阳光如何使其定期扭转大规模的磁场?其他太阳能的星星如何产生磁场,以及恒星活动周期和太阳之间的相似性和差异是什么? [37]是什么导致了Maunder最低和其他大型最小值,以及太阳循环如何从最小状态恢复?

冠状加热问题:为什么太阳' s corona(大气层)比Sun&#39的表面更热?为什么磁性重新连接效果许多数量级比标准模型所预测的速度快

Astrophysical Jet:为什么只有某些天文物体的某些积极圆盘沿着它们的极地轴发射相对论的喷射器?为什么在许多积极圆盘中有准周期性振荡? [38]为什么这些振荡的时期是衡量中央物体质量的倒数? [39]为什么有时候有时overones,为什么这些在不同对象中出现不同的频率比? [40]

弥漫性星际乐队:在天文光谱中检测到的许多星际吸收线是什么?它们是分子的原产地,如果是这样,哪些分子对它们负责?他们如何形成?

超大分离的黑洞:超大分子黑洞质量和星系速度分散体之间的M-Sigma关系的起源是什么? [41]最遥远的Quasars是如何在宇宙的历史上如此早期地将其超现实的黑洞长达10个10 10个太阳能肿块?

Kuiper Cliff:为什么太阳系中的物体数量' S Kuiper皮带的数量迅速,意外地脱落,超出了50个天文单位的半径?

Flyby Anomaly:为什么观察到行星机构的卫星的能量有时不同于理论预测的价值的分钟量?

Galaxy旋转问题:暗物质对观察和围绕星系中心旋转的恒星的差异是差异,或者是别的东西吗?

Supernovae:垂死的明星的爆炸变成爆炸的确切机制是什么?

超高能宇宙射线:[19]为什么一些宇宙射线似乎具有不可能高的能量,因为没有地球附近没有足够的精力充沛的宇宙射线源?为什么(显然)遥远来源发出的一些宇宙光线具有高于Greisen-Zatsepin-Kuzmin限制的能量? [4] [19]

土星的旋转率:为什么土星的磁性影片表现出(慢慢改变)周期接近地球旋转的星际'土星的真正旋转率是什么? [42]

大规模各向异性:宇宙是非常大的鳞片各向异性,使宇宙学原理是无效的假设? Radio的数量计数和强度偶极子系统,Nrao VLA Sky测量(NVSS)目录[43]与来自宇宙微波背景的局部运动不一致,与宇宙微波背景[44] [45]源自局部运动,并指示内在偶极偶联各向异性。相同的NVSS无线电数据还示出了与数量计数和强度相同的方向的偏振密度和偏振度的固有偶极度。有几种其他观察结果揭示了大规模各向异性。来自Quasars的光学极化显示出在非常大的GPC上的偏振对准。 [47] [49]宇宙微波 - 背景数据显示SEVE

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