当前位置: 华文世界 > 科学

困人类数百年,物理最大的三个科学难题!解决任何一个,历史留名

2024-08-07科学

在科学界,有些问题真是让人挠头。特别是在物理学领域,至少有60多个难题待解。我们可以把这些难题概括为「两暗一黑三起源」。

首先,「两暗」指的是暗物质和暗能量。这两个可能是科学中最紧迫的谜题,因为宇宙由物质构成,而暗物质和暗能量就占了全宇宙的95%!我们直接能感知的物质只占5%。要是想弄明白宇宙的全貌,暗物质和暗能量是绕不过去的坎。

虽然暗物质和暗能量名字听着挺像,但它们的性质大相径庭。暗物质不和电磁力以及强力打交道,但它参与引力和弱力作用。因为暗物质不发射电磁辐射,我们看不见也摸不着它。但是,由于暗物质具有引力作用,我们可以通过引力透镜效应间接观测到它的存在。现在有理论认为,大质量弱相互作用粒子可能就是冷暗物质的候选。

而暗能量的概念主要是为了解释宇宙加速膨胀的现象。1998年,天文学家发现宇宙正在加速膨胀,这违背了我们对物理法则的所有理解。按理说,宇宙中的星系应该在引力作用下减速膨胀,但实际上宇宙膨胀的速度在加快。为了不抛弃广义相对论这一精确的理论,科学家提出必须有一种我们看不见的额外能量,推动宇宙加速膨胀。这就是暗能量。

接着是「一黑」,也就是黑洞问题。虽然黑洞的存在已经通过观测得到确认,但它们引出了信息悖论的问题。宇宙中的虚粒子对会在真空中出现然后迅速湮灭,保证了能量守恒定律的成立。但如果其中一个虚粒子掉入黑洞,那么它就无法与另一个湮灭,这看似打破了能量守恒。霍金提出,黑洞会将掉入的虚粒子转化为实粒子,并辐射能量,这个过程被称为霍金辐射。但这引发了一个问题:如果黑洞最终蒸发,消失的黑洞是否意味着其中包含的所有信息也丢失了?这和量子力学的基本原则相冲突。

最后,「三起源」涉及宇宙起源、生命起源和意识起源的问题。宇宙是怎么来的?我们说是从一个奇点大爆炸而来,可这奇点又是怎么来的?科学家用正反物质对称性破缺来解释,但这只是把问题推到了更早的时间点,我们依然不知道对称性为何会破缺。

生命起源看似有了答案,从简单的有机分子到复杂的DNA链,再到细胞,这个过程科学可以解释。但意识是怎么来的?为什么无意识的原子和分子一旦以某种方式组合,就能产生意识?目前科学界对于意识的起源还没有确切的理论。

总之,这些问题不仅复杂,而且深奥,但正是这样,科学才充满了探索和挑战的乐趣。