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當今世界十大物理難題(2/2)

作者:暗物質字數:5624更新時間:2019-09-15 19:07:53

    7. M理論的基本自由度(M理論的低能極限是11維的超引力,它包含5種相容的超弦理論)是多少?這一理論理否真實地描述了自然?

    多年來,超弦理論最大的弱點是它有5個不同的版本.到底哪一個--如果有的話--描述了宇宙?反對這一理論的人最近已經接受了被稱為M理論的最主要的11維理論框架.但情況卻因此變得更加複雜.

    在M理論前,所有的亞原子粒子都被說成是由微小的超弦組成的.M理論給組成亞原子的物質譜加了一種叫做“膜”(brane)的更為神秘的物質,它就像生理學上的膜一樣,但最多有9個維數度.現在的問題是,什麽是更基本的物質組成單位,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單位,隻是人們沒有想到罷了?最後,這兩種東西中是否有一種確實存在,或者M理論僅僅是一種迷人的大腦遊戲?

    8. 黑洞信息悖論的解決方法是什麽?

    根據量子理論,信息--無論它描述的是粒子運動的速度還是油墨顆粒組成文件的確切方式--是不會從宇宙中消失的.但物理學家基普·索恩、約翰·普雷希爾和斯蒡芬·霍金卻提出了一個固定的假設:如果你把一本大不列顛百科全書扔進黑洞中去,將會發生什麽事?宇宙中是否有其他同樣的百科全書是無關緊要的.正如物理學中所定義的,信息並不等同於含義,信息僅指二進製的數字,或是一些其他的代碼,它被用來精確地描述一個物體或一種方式.所以看起來那些特定的書本裏的信息將被吞沒,並永遠地消失.但人們覺得這是不可能的.

    霍金博士和索恩博士相信那些信息確實消失了,而量子力學必須對此作出解釋.普雷希爾博士推測信息其實並沒有消失;它也許以某種形式顯示於黑洞的表麵,如同在一個宇宙中的銀幕上.

    9. 何種物理學能夠解釋基本粒子的重力與其典型質量之間的巨大差距?

    換言之,為什麽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回形針,即使整個地球的引力在把它往下拉.

    根據最近的一種說法,重力實際上要大得多.它僅僅是看上去比較弱而已,因為大部分重力陷入了某一個額外的維數度之中.如果我們可以用高能粒子加速器俘獲全部的重力,也許就有可能製造出微型黑洞.雖然這看上去會引起固體垃圾處理業的興趣,但這些黑洞很可能剛一形成就消失了.

    10. 我們能否定量地理解量子色動力學中的誇克和膠子約束以及質量差距的存在?

    量子色動力學(QCD)是描述強核子力的理論.這種力由膠子攜帶,它把誇克結合成質子和中子這樣的粒子.根據量子色動力學理論,這些微小的亞粒子永遠受到約束.你無法把一個誇克或膠子從質子中分離出來,因為距離越遠,這種強作用力就越大,從而迅速地把它們拉回原位 本章已閱讀完畢(請點擊下一章繼續閱讀!)

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