物理学中11个最大未解问题

美国国家研究委员会日前发布研究报告 ,列出了在新世纪需要解答的 1 1个与宇宙有关的难题 ,并同时建议美国政府研究机构加强协调 ,集中资源为这些难题寻找答案。这份报告由 1 9名权威物理学家和天文学家联合执笔 ,认为暗物质和暗能量应该是未来几十年天文学研究的重中之重。“什么是暗物质”和“暗能量的性质是什么”在 1 1个大问题中分列第一和第二位。据认为 ,暗能量的性质将决定宇宙的命运。美国国家研究委员会的报告建议 ,美国能源部和宇航局等机构应该进行跨部门合作 ,研制新一代广视野天文望远镜 ,以帮助科学家们探索神秘的暗物质和暗能量 ,并进而获取有关物质、空间和时间的基本信息。     

物理学中11个最大未解问题（续）

在超高温度和密度下，物质存在新的状态吗? 在极端能量条件下，物质要经历一系列的变化，原子会分裂成它们的最小组成单元。这些组成单元是被称为夸克和轻子的基本粒子。就我们所知，这些基本粒子不会再分裂成更小的部分了。夸克非常喜好群居，人们从未看到过单个的夸克。相反，它们会与其     

为揭示万物存在的奥秘,本世纪亟待解决的物理学中11个最大未解问题

这是一个现代物理学的传说:有两位科学家在同一所大学工作,但是他们的研究领域不同.其中的一位研究的是距离地球非常遥远的巨型天体;而另一位则被他面前的微型物质弄得神魂颠倒.为了满足他们的好奇心,其中的一人建造了世界上最强大的望远镜,另一个人则建造了世界上最好的显微镜.而当他们把自己的仪器对准越来越远或者越来越小的客体时,他们开始观测到人们未曾见过甚至从未想过的结构和行为……他们感到激动不已,但同时也有一种失望的感觉,因为他们的发现跟现存理论并不相符.     

湍流:物理学中最古老的未解之谜

正从很多方面来看,水流如何流过管道这个问题,至今仍是未解之谜。维尔纳·海森堡(Werner Heisenberg)因帮助开创量子力学领域并发展出"哥本哈根解释"和测不准原理等基本理论,荣获1932年诺贝尔物理学奖。传闻说,他曾经说过,如果允许他问上帝两个问题,他会问:"为     

恐龙的八个未解之谜

<正>我们对恐龙的了解可能已经超过了对许多现存动物的了解,但这些史前巨兽的身上还存在着许多未解之谜……2016年,科学家在中国江西赣州发现了一块恐龙化石。经鉴定,这块化石属于一个前所未见的新种,这个物种后来被命名为"通天龙"(又称泥潭通天龙)。这只通天龙生活在距今约6800万年前。它全身覆盖着羽毛,有着尖尖的喙,看上去像一只奇怪的大鸟。发现新物种是一件令人兴奋的事,不过对于研究恐龙的古生物家们来说这种发现并不算新     

膨胀宇宙的几个未解之谜

2003年,笔者曾写过一篇"WMAP将要告诉我们什么?——谈人类对宇宙演化的探索".彼时,恰逢威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)发射两周年,即将得到首批观测数据,而距1998年发现宇宙加速膨胀刚刚过去几年,探索宇宙演化和命运的新热潮正如火如荼.如今,18年过去了,宇宙学研究上取得了哪些进展和突破?还有哪些未决问题等...     

宇宙线起源中物理学前沿问题

宇宙线是由奥地利物理学家赫斯在1912年高空气球实验中发现的.此后,人们在宇宙线的研究中发现了众多的基本粒子及其相互作用规律,中微子振荡的最早发现也来自太阳中微子和大气中微子实验.迄今为止,人们所知道的最高能量的粒子也来自于宇宙线的观测.宇宙线的起源、加速和传播是一个世纪科学问题,从中诞生了高能伽玛天文学、高能中微子天文学和极高能宇宙线天文学.目前,人们已经发现了为数众多的电子加速源,但作为宇宙线成分中最为主要的核子,其起源问题依然没有解决.精确测量宇宙线核子的成分和能谱,观测和研究高能伽玛射线、高能中微子及极高能宇宙线的产生地点和相关机制,有助于解决宇宙线的起源问题.此外,这些研究也是间接探测暗物质粒子,研究宇宙演化和新物理学规律的重要手段.     

大脑的10个未解之谜(下)

关于"人类如何思考"这个问题,目前我们知道了多少,还有哪些未知?6.何谓智能?智能有许多不同的外在表现形式,但无论那种形式我们都不知道智能在生物学上意味着什么。数十亿个神经元如何调度知识、模拟新场景,或是删除不合逻辑的信息?当两个概念彼此相匹配而此时又突然找到了问题的解答时,将会发生什么?当看电影时,     

大脑的10个未解之谜(上)

人脑是宇宙中最为复杂的物体,大脑中的神经元就像银河系的星星一样多。尽管对大脑研究的思维科学近年来取得了若干进展,我们仍然发现自己还在黑暗中摸索,这一点毫不值得惊讶,但至少我们已经抓住了神经科学中的关键问题,并开始着手研究它们。对以下列举的10个问题哪怕是部分的解答,这对重构我们对某些问题的理解至关重要,而这些问题又关系着定义人类本质的黑白是非。     

物理学中存在的七个谜团(下)

如果以为我们对于物理学领域中的所有基本问题都已经搞懂了，那就大错特错。研究者不断提出有关古老的自然科学领域中的问题，包括以下物理学领域的几个重要之谜，或许能给读者带来某些启示——[编者按]     

物理学中存在的七个谜团(上)

如果以为我们对于物理学领域中的所有基本问题都已经搞懂了,那就大错特错,研究者不断提出有关古老的自然科学领域中的问题,包括以下物理学领域的几个重要之谜,或许能给读者带来某些启示——[编者按]     

物理学和天体物理学中重要和有趣的问题

许多人可能已经注意到:青年物理学家,甚至是颇有天赋的,通常视野都很狭窄.这样的物理学家可能对某个相当复杂的领域,例如说,对量子场论中的详尽细节都很熟悉,但是如果你问他关于超导或是铁电现象、关于中子星的构造或是探测引力波的可能方法,那你会得不到答案.要熟悉这些和许多其它的课题并不需要许多时间.并且几乎不需要我来证明视野和知识的广阔对物理学家不仅是自然的——毕竟,物理学不是很吸引人的吗?——而且对于成功的工作也是特别重要的;甚至也是纯实用主义者所应追求的.     

物理学若干问题的哲学解析

辨证唯物主义认为,世界上的一切事物皆处于永恒的运动与变化之中,这是因为一切事物内部都存在着肯定与否定两方面的因素。肯定方面决定了一事物存在的连续性,否定方面则决定了一事物存在的暂时性和相对性。在唯物辩证法中,事物有质和量两种规定性,这两种规定性在一定条件下可以相互转化,转化的基础在于事物的运动本质,也就是说这种转化依赖于事物中肯定与否定方面的数量。在自然科学中有两类量。一类是有量纲量;一类是无量纲量即纯数。对有量纲量来说,当肯定方面多于否定方面时,事物的“质”存在,事物处于量变阶段：当肯定方面等于否定方面时,量变停止;     

宇宙线和物理学的根本问题

这里的二篇文章,都是讲的物理学前沿。《宇宙线和物理学的根本问题》是海森堡(W.Heisenberg)去世前最后的一次讲演。海森堡的一些基本观点,在其他文章如“什么是基本粒子”中,已为人所熟知,但是在本文中表达得最清楚。两年前,本刊选载过韦斯可夫(V.F.Weisskopf)的《科学的前沿》。现在,他在《当代物理学的前沿》中又概述了近年来的新发现及新见解,并描述了无序、表面、非线性等学科的生长点,较全面地介绍了物理学的现状。     

11个物理难题牵涉的11种基本粒子

什么是暗物质?什么是引力?为什么宇宙如此平滑?这些谜题中每一个都含有一种粒子。在上世纪30年代末,诺贝尔奖得主伊西多.拉比(Isidor Rabi)得知发现了较重的电子,他为此问道是什么原因造成的?在过去的四分之三个世纪里,他曾多次重复这个问题。我们现在知道,困扰拉比的μ子是仅依照其质量不同而分的三个类电子的粒子家族之一。     

物理学中规模最小的实验

物理学中规模最小的实验田学文编译美物理学家采用激光技术，将一个电子分成了两部分，并且观察到这两部分相互之间会发生干涉。据英国《新科学家》杂志报道，两位美国物理学家，在一个原子内，完成了量子力学中的一项经典实验，他们将一个电子分成了两部分，并且观察到了...     

核物理学中新的球体运动

人们一直认为原子核像个球——小块状的,基本上呈球状。然而几十年来,核物理学家认识到受高度激励或不稳定的核子,在它们衰变或回复到较低能量状态前会短暂地伸展或膨胀。目前研究者们正在探索被急剧变形了的核子的特性。这些“超变形的核子”的