مثير للإعجاب

خمس مشاكل كبيرة في الفيزياء النظرية

خمس مشاكل كبيرة في الفيزياء النظرية


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في كتابه المثير للجدل لعام 2006 "المشكلة مع الفيزياء: صعود نظرية الأوتار ، وسقوط العلم ، وما يأتي بعد ذلك" ، يشير الفيزيائي النظري لي سمولين إلى "خمس مشاكل كبرى في الفيزياء النظرية".

  1. مشكلة الجاذبية الكمومية: الجمع بين النسبية العامة ونظرية الكم في نظرية واحدة يمكن أن تدعي أنها النظرية الكاملة للطبيعة.
  2. المشكلات الأساسية لميكانيكا الكم: حل المشاكل في أسس ميكانيكا الكم ، إما عن طريق فهم النظرية كما هي أو عن طريق اختراع نظرية جديدة لها معنى.
  3. توحيد الجزيئات والقوى: حدد ما إذا كان يمكن توحيد مختلف الجسيمات والقوى في نظرية تفسر جميعها على أنها مظاهر لكيان أساسي واحد.
  4. مشكلة ضبط: اشرح كيف يتم اختيار قيم الثوابت الحرة في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات في الطبيعة.
  5. مشكلة الألغاز الكونية: اشرح المادة المظلمة والطاقة المظلمة. أو إذا لم تكن موجودة ، فحدد كيف ولماذا يتم تعديل الجاذبية على نطاقات كبيرة. بشكل أعم ، اشرح لماذا يكون لثوابت النموذج القياسي لعلم الكونيات ، بما في ذلك الطاقة المظلمة ، القيم التي لديهم.

مشكلة الفيزياء 1: مشكلة الجاذبية الكمية

الجاذبية الكمية هي الجهد المبذول في الفيزياء النظرية لإنشاء نظرية تشمل كلا من النسبية العامة والنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. في الوقت الحالي ، تصف هاتان النظريتان مقاييس مختلفة للطبيعة وتحاولان استكشاف المقياس الذي تتداخل فيهما مع نتائج لا معنى لها تمامًا ، مثل أن تصبح قوة الجاذبية (أو انحناء الزمان) غير منتهية. (بعد كل شيء ، لا يرى الفيزيائيون أبدًا اللانهائيات الحقيقية في الطبيعة ، ولا يرغبون في ذلك!)

مشكلة الفيزياء 2: المشكلات الأساسية لميكانيكا الكم

هناك مشكلة واحدة في فهم فيزياء الكم هي الآلية الفيزيائية الأساسية المعنية. هناك العديد من التفسيرات في الفيزياء الكمومية - التفسير الكلاسيكي لكوبنهاجن ، وتفسير هيو إيفريت الثاني المثير للجدل ، وتفسير أكثر إثارة للجدل في العالم ، وحتى التفسيرات الأكثر إثارة للجدل مثل مبدأ أنثروبي التشاركي. يدور السؤال الذي يطرح نفسه في هذه التفسيرات حول الأسباب التي تسبب انهيار دالة الموجة الكمومية.

لم يعد معظم علماء الفيزياء الحديثة الذين يعملون مع نظرية المجال الكمومي يعتبرون أن أسئلة التفسير هذه ذات صلة. مبدأ فك الارتباط هو ، بالنسبة للكثيرين ، التفسير - التفاعل مع البيئة يؤدي إلى انهيار الكم. والأهم من ذلك أن الفيزيائيين قادرون على حل المعادلات وإجراء التجارب وممارسة الفيزياء بدون حل أسئلة ما يحدث بالضبط على المستوى الأساسي ، وبالتالي فإن معظم علماء الفيزياء لا يرغبون في الاقتراب من هذه الأسئلة الغريبة ذات القطب 20 قدمًا.

مشكلة الفيزياء 3: توحيد الجزيئات والقوى

هناك أربع قوى أساسية في الفيزياء ، ولا يشتمل النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات على ثلاثة منها (الكهرومغناطيسية ، القوة النووية القوية ، والقوة النووية الضعيفة). يتم ترك الجاذبية خارج النموذج القياسي. إن محاولة إنشاء نظرية واحدة توحد هذه القوى الأربع في نظرية مجال موحدة هي هدف رئيسي للفيزياء النظرية.

بما أن النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات هو نظرية مجال كمي ، فإن أي توحيد يجب أن يشمل الجاذبية كنظرية مجال كمي ، مما يعني أن حل المشكلة 3 يرتبط بحل المشكلة 1.

بالإضافة إلى ذلك ، يُظهر النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات الكثير من الجزيئات المختلفة - 18 جسيمًا أساسيًا على الإطلاق. يعتقد العديد من علماء الفيزياء أن النظرية الأساسية للطبيعة يجب أن يكون لها طريقة لتوحيد هذه الجسيمات ، بحيث يتم وصفها بمصطلحات أكثر جوهرية. على سبيل المثال ، تتنبأ نظرية الأوتار ، وهي أكثر هذه الأساليب تحديدًا جيدًا ، بأن جميع الجسيمات هي أنماط اهتزازية مختلفة من خيوط الطاقة الأساسية ، أو الأوتار.

مشكلة الفيزياء 4: مشكلة الضبط

نموذج الفيزياء النظرية هو إطار رياضي يتطلب تحديد معلمات معينة من أجل إجراء تنبؤات. في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، يتم تمثيل المعلمات بالجسيمات الـ 18 التي تنبأت بها النظرية ، مما يعني أن المعلمات تقاس بالملاحظة.

ومع ذلك ، يعتقد بعض علماء الفيزياء أن المبادئ الفيزيائية الأساسية للنظرية يجب أن تحدد هذه المعلمات ، بغض النظر عن القياس. حفز هذا الكثير من الحماس لنظرية مجال موحد في الماضي وأثار سؤال أينشتاين الشهير "هل كان لدى الله أي خيار عندما خلق الكون؟" هل تحدد خصائص الكون بطبيعته شكل الكون ، لأن هذه الخصائص لن تعمل إذا كان الشكل مختلفًا؟

يبدو أن الإجابة على هذا تميل بقوة نحو فكرة أنه لا يوجد الكون الوحيد الذي يمكن إنشاؤه ، ولكن هناك مجموعة واسعة من النظريات الأساسية (أو المتغيرات المختلفة للنظرية نفسها ، بناءً على معايير فيزيائية مختلفة ، أصلية حالات الطاقة ، وهلم جرا) وكوننا هو مجرد واحد من هذه الأكوان الممكنة

في هذه الحالة ، يصبح السؤال هو السبب وراء كون كوننا يمتلك خواصًا يبدو أنها مضبوطة جيدًا للسماح بوجود الحياة. هذا السؤال يسمى صقل المشكلة وقد شجع بعض علماء الفيزياء على اللجوء إلى مبدأ الأنثروبولوجيا للحصول على تفسير ، والذي يفرض أن كوننا يمتلك الخصائص التي يفعلها لأنه إذا كان لديه خصائص مختلفة ، فلن نكون هنا لطرح السؤال. (التوجه الرئيسي لكتاب سمولين هو نقد وجهة النظر هذه كتفسير للخصائص).

مشكلة الفيزياء 5: مشكلة الألغاز الكونية

لا يزال لدى الكون عدد من الألغاز ، لكن تلك التي يفسدها معظم علماء الفيزياء هي المادة المظلمة والطاقة المظلمة. يتم اكتشاف هذا النوع من المادة والطاقة من خلال التأثيرات الجاذبية ، ولكن لا يمكن ملاحظتها بشكل مباشر ، لذلك لا يزال الفيزيائيون يحاولون معرفة ما هي عليه. ومع ذلك ، اقترح بعض علماء الفيزياء تفسيرات بديلة لهذه التأثيرات الجاذبية ، والتي لا تتطلب أشكالًا جديدة من المادة والطاقة ، ولكن هذه البدائل لا تحظى بشعبية لدى معظم علماء الفيزياء.

حرره آن ماري هيلمنستين ، دكتوراه


Video, Sitemap-Video, Sitemap-Videos