物理難題初中（物理難題）

關(guān)于物理難題初中，物理難題這個(gè)問題很多朋友還不知道，今天小六來為大家解答以上的問題，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、100年前，德因數(shù)學(xué)家戴維·希爾伯特在巴黎的國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)上以一番發(fā)人深省的 話語開始了他劃時(shí)代的講話。

2、他在講話中羅列了當(dāng)時(shí)尚未解決的23個(gè)重大難題。

3、希爾伯特 宣稱：“—個(gè)偉大時(shí)代的結(jié)束，不僅要求我們回首過去，而且還引導(dǎo)我們回首對(duì)未知的將 來進(jìn)行深思。

4、”隨著又一個(gè)世紀(jì)——實(shí)際上是整整一個(gè)千年紀(jì)元——的結(jié)束，有一種要求 顯得比以往任何時(shí)候更為緊迫，那就是通過羅列最引人入勝的宇宙之謎來顯示人類的無知 。

5、 今年5月，馬薩諸塞州劍橋的克萊數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)仿效希爾伯特，在巴黎宣布了7道“千年大 獎(jiǎng)難題”，每道題懸賞100萬美元征求解答。

6、 無獨(dú)有偶，上月，存圣巴巴拉加州大學(xué)，物理學(xué)家們像通常那樣不事張揚(yáng)地結(jié)束了一 次有關(guān)超弦理論的會(huì)議。

7、他們的最后一次討論題為“干年瘋狂”，議程是挑選出他們領(lǐng)域 中10個(gè)最匪夷所思的問題。

8、這就像是一場(chǎng)由科學(xué)界最聰明的一批人參加的荒島游戲。

9、 圣巴巴拉加州大學(xué)的理論物理學(xué)家戴維·格羅斯在公布選出的問題時(shí)說：“我是這樣 考慮的：如果我從現(xiàn)在起昏迷100年，當(dāng)我醒來時(shí)，我會(huì)問什么問題。

10、” 在剔除一些大法問答的問題(例如“怎樣獲得終身職位?”)后，評(píng)委們列出了足夠讓 物理學(xué)家忙上100年的難題。

11、盡管沒有任何懸賞，不過，解決下列問題中的任何一個(gè)差不 多都能保證獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

12、 1．表達(dá)物理世界特征的所有(可測(cè)量的)無量綱參數(shù)原則上是否都可以推算，或者是否存 在一些僅僅取決于歷吏或量子力學(xué)偶發(fā)事件，因而也是無法推算的參數(shù)? 愛因斯坦的表述更為清楚：上帝在創(chuàng)造宇宙時(shí)是否有選擇?想象上帝坐在控制臺(tái)前， 準(zhǔn)備引發(fā)宇宙大爆炸。

13、“我該把光速定在多少?”“我該讓這種名 叫電子的小點(diǎn)帶多少電 荷?”“我該把普朗克常數(shù)——即決定量子大小的參數(shù)——的數(shù)值定在多大?”他是不是為 了趕時(shí)間而胡亂抓來幾個(gè)數(shù)字?抑或這些數(shù)值必須如此，因?yàn)槠渲猩畈刂撤N邏輯? 2．量子引力如何幫助解釋宇宙起源? 現(xiàn)代物理學(xué)的兩大理論是標(biāo)準(zhǔn)模型和廣義相對(duì)論。

14、前者利用量子力學(xué)來描述亞原子粒 子以及它們所服從的作用力，而后者是有關(guān)引力的理淪。

15、很久以來，物理學(xué)家希望合二為 一，得到一種“萬物至理”——即量子引力論，以便更深入地了解宇宙，包括宇宙是如何 隨著大爆炸自然地誕生的。

16、實(shí)現(xiàn)這種融合的首要候選理論是超弦理論，或者叫 M理論—— 這是其名稱的最新“升級(jí)版”，M代表“魔法”( magic)、“神秘”( mystery)或“所有 理論之母”( mother of alltheories)。

17、 3．質(zhì)子的壽命有多長(zhǎng)，如何來理解? 以前人們認(rèn)為質(zhì)子與中子不同，它永遠(yuǎn)不會(huì)分裂成更小的顆粒。

18、這曾被當(dāng)成真理。

19、然 而在70年代，理論物理學(xué)家認(rèn)識(shí)到，他們提出的各種可能成為“大一統(tǒng)理論”——該理論 把除引力外的所有作用力匯于一爐——的理論暗示：質(zhì)子必須是不穩(wěn)定的。

20、只要有足夠長(zhǎng) 的時(shí)間，在極其偶然的情況下，質(zhì)子是會(huì)分裂的。

21、 辦法是捕捉到正在死去的質(zhì)子。

22、許多年來，實(shí)驗(yàn)人員一直在地下實(shí)驗(yàn)空中密切注視大 型的水槽，等待著原子內(nèi)部質(zhì)子的死去。

23、但迄今未止質(zhì)子的死亡率是零，這意味著要么質(zhì) 子十分穩(wěn)定，要么它們的壽命很長(zhǎng)——估計(jì)在10億億億億年以上。

24、 4．自然界是超對(duì)稱的嗎？如果是，超對(duì)稱性是如何破滅的? 許多物理學(xué)家認(rèn)為，把包括引力在內(nèi)的所有作用力統(tǒng)一成為單一的理論要求證明兩種 差異極大的粒子實(shí)際上存在密切的關(guān)系，這種關(guān)系就是所謂的超對(duì)稱現(xiàn)象。

25、 第一種粒子是費(fèi)密子，可以把它們粗略地說成是物質(zhì)的基本組件，就像質(zhì)子、電子和 中子一樣。

26、它們聚集在一起組成物質(zhì)。

27、另一種粒子是玻色子，它們是傳遞作用力的粒子， 類似于傳遞光的光子。

28、在超對(duì)稱的條件下，每一個(gè)費(fèi)密子都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的玻色子，反 之亦然。

29、 物理學(xué)家有杜撰古怪名字的沖動(dòng)，他們把所謂的超級(jí)對(duì)稱粒子稱為“Sparticle”。

30、 但由于在自然界 中還沒有觀察到5particle，物理學(xué)家還需要解釋這種對(duì)稱性“破滅”的 原因：隨著宇宙冷卻并凝結(jié)成現(xiàn)在的這種不對(duì)稱狀態(tài)，在其誕生之際所存在的數(shù)學(xué)上的完 美被打破了。

31、 5．為什么宇宙表現(xiàn)為一個(gè)時(shí)間維數(shù)和三個(gè)空間維數(shù)? 這只是因?yàn)檫€沒有想到一個(gè)可以接受的答案，只是因?yàn)槌松舷?、左右、前后，人?無法想像在更多的方向 上運(yùn)動(dòng)。

32、這并不意味著宇宙原本就是這樣的。

33、實(shí)際上，根據(jù)超弦 理論，肯定還存存著另外六個(gè)維數(shù)，每一維都呈卷曲狀，十分微小，因而無法察覺。

34、如果 這一理論是正確的，那么為什么只有這三個(gè)維數(shù)是伸展開來的，留給我們這個(gè)相對(duì)幽閉恐 怖的空間呢? 6．為什么宇宙常數(shù)有它自身的數(shù)值?它是否為零，是否真正恒定? 直到最近，宇宙學(xué)家仍然認(rèn)為宇宙是以一個(gè)穩(wěn)定的速度在膨脹。

35、但最近的觀察發(fā)現(xiàn)， 宇宙可能膨脹得越來越快。

36、人們用一個(gè)叫宇宙常數(shù)的數(shù)字來描述這種輕微的加速。

37、這個(gè)常 數(shù)是否如人們?cè)缙谒J(rèn)為的是零，或者是一個(gè)非常小的數(shù)值，物理學(xué)家現(xiàn)在還無法做出解 釋。

38、 根據(jù)一些基本計(jì)算，這個(gè)常數(shù) 應(yīng)該很大——是我們觀測(cè)結(jié)果的大約10到122倍。

39、換句 話說，宇宙應(yīng)該以跳躍般的速度在膨脹。

40、而實(shí)際情況并非如此，肯定有什么機(jī)制在壓制這 種作用。

41、如果宇宙真是超對(duì)稱性的，那宇宙常數(shù)就該被完全抵消掉。

42、但這種對(duì)稱性——如 果確實(shí)存在的話——看來已經(jīng)破滅。

43、如果這個(gè)常數(shù)隨時(shí)間的變化而變化的話，那情況就更 加復(fù)雜了。

44、 7．M理論的基本自由度( M理論的低能極限是 ll維的超引力，它包含5種相容的超弦理論 )是多少?這一理論是否真實(shí)地描述了自然? 多年來，超弦理論最大的弱點(diǎn)是它有5個(gè)不同的版本。

45、到底哪一個(gè)——如果有的話— —描述了宇宙?反對(duì)這一理論的人最近已經(jīng)接受了被稱為 M理論的最主要的 l l維理論框 架。

46、但情況卻因此變得更加復(fù)雜。

47、 在 M里論前，所有的亞原子粒子都被說成是由微小的超弦組成的。

48、M理論給組成亞原 子的物質(zhì)增加了一種叫做“膜”(brane)的更為神秘的物質(zhì)，它就像生理學(xué)上的膜一樣， 但最多有9個(gè)維數(shù)度。

49、現(xiàn)在的問題是，什么是更基本的物質(zhì)組成單位，是膜組成了弦還是 剛好相反?或者另外存在著一些更基本的物質(zhì)單位，只是人們沒有想到罷了?最后，這兩種 東西中是否有一種確實(shí)存在，或者 M理論僅僅是一種迷人的大腦游戲? 8，黑洞信息悖論的解決方法是什么? 根據(jù)量子理論，信息——無淪它描述的是粒子運(yùn)動(dòng)的速度還是油墨顆粒組成文件的確 切方式——是不會(huì)從宇宙中消失的。

50、但物理學(xué)家基普·索恩、約翰·普雷希爾和斯蒂芬· 霍金卻提出了一個(gè)固定的假設(shè)：如果你把一本大不列顛百科全書扔進(jìn)黑洞中去，將會(huì)發(fā)生 什么事?宇宙中是否有其他同樣的百科全書是無關(guān)緊要的。

51、正如物理學(xué)中所定義的，信息 并不等同于含義，信息僅指二進(jìn)制的數(shù)字，或是一些其他的代碼，它被用來精確地描述一 個(gè)物體或一種方式。

52、所以看起來那些特定的書本里的信息將被吞沒，并永遠(yuǎn)地消失。

53、但人 們覺得這是不可能的。

54、 霍金博士和索恩博士相信那些信息確實(shí)消失了，而量子力學(xué)必須對(duì)此作出解釋。

55、普雷 希爾博士推測(cè)信息其實(shí)并沒有 消失；它也許以某種形式顯示于黑洞的表面，如同在一個(gè) 宇宙中的銀幕上。

56、 9．何種物理學(xué)能夠解釋基本粒子的重力與其典型質(zhì)量之間的巨大差距? 換言之，為什么重力比其他的作用力(如電磁力)要弱得多?一塊磁鐵能夠吸起一個(gè)回 形針，即使整個(gè)地球的引力在把它往下拉。

57、 根據(jù)最近的一種說法，重力實(shí)際上要大得多。

58、它僅僅是看上去比較弱而已，因?yàn)榇蟛?分重力陷入了某一個(gè)額外的維數(shù)度之中。

59、如果我們可以用高能粒子加速器俘獲全部的重力 ，也許就有可能制造出微型黑洞。

60、雖然這看上去會(huì)引起固體垃圾處理業(yè)的興趣，但這些黑 洞很可能剛一形成就消失了。

61、 10.我們能否定量地理解量子色動(dòng)力學(xué)中的夸克和膠子約束以及質(zhì)量差距的存在? 量子色動(dòng)力學(xué)( QCD)是描述強(qiáng)核子力的理論。

62、這種力由膠子攜帶，它把夸克結(jié)合成質(zhì) 子和中子這樣的粒子。

63、根據(jù)量子色動(dòng)力學(xué)理論，這些微小的亞粒子永遠(yuǎn)受到約束。

64、你無法 把一個(gè)夸克或腦子從質(zhì)子中分離出來，因?yàn)榫嚯x越遠(yuǎn)，這種強(qiáng)作用力就越大，從而迅速地 把它們拉回原位。

65、 但物理學(xué)家還沒有最終證明夸克和膠子永遠(yuǎn) 不能逃脫約束。

66、他們也不能解釋為什么 所有能感受強(qiáng)作用力的粒子必須至少有一丁點(diǎn)兒的質(zhì)量，為什么它們的質(zhì)量不能為零。

67、一 些人希望 M理論能提供答案，這一理論也許還能進(jìn)一步闡明重力的本質(zhì)。

本文分享完畢，希望對(duì)大家有所幫助。

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