我们中国人100年内能解决几个呢：未解决的物理学问题

 

 

以下为一些物理学中重要的未解问题。它们有些是理论性的，即现时的理论似乎解释未来做出的实验结果；另一些是实验性的，即要测试或深入研究一些现象所必须的实验现时很难做到。

（一）缺乏清楚科学解释的现象

（A)物理宇宙学

加速膨胀的宇宙与宇宙学常数

暗物质

它是如何产生的？它与宇宙膨胀有什么关系？

重子不对称性

熵与时间箭头

(B)高能物理学

非微扰形式的量子色动力学（QCD）

QCD 的方程仍未能应付原子核的能量尺度。那么 QCD 怎样描述核子的物理现象呢？

标准模型的参数

什么引发了粒子物理的标准模型？为何模型中的粒子及其偶合常数（Coupling constants）拥有量度到的数值？模型所预言的希格斯玻色子是否真的存在？为何有三代不同的粒子？

中微子质量

使中微子具有质量的机制？中微子是否是自己的反粒子？

(C)天文学

吸积盘喷射

为何围绕某些星体如活跃星系中心的吸积盘沿其旋转轴喷出辐射？

星系旋转问题

为何星系的转速与其显示的质量不一致？

伽马（γ）射线暴（短时间）

这些仅持续不到2秒的异常高能星体是什么样本质的天体？

GZK谬论（宇宙射线谬论）

地球附近根本没有高能宇宙射线源，但为何一些宇宙射线似乎拥有不可能般高的能量？这些似从远处发出的超高能量宇宙射线却没有遵守GZK极限的规则与宇宙微波背景辐射发生反应，却能存活直到地表附近而被观测到？

引力异常

在发生日全食前后，地球上的引力出现突然的降低现象，目前未得到理论解释。

先驱号现象

是什么导致先驱号多余的向日加速？

日冕高热问题

为何太阳的日冕会比表面热那么多？参见日冕圈

(D)凝态物理学

非晶质固体

物体如何由液态或固态转变至玻璃态（Glassy phase）？一般玻璃的微观物理性质为何？

高温超导

什么样的机制使得一些超导物质能在高于50 K以上的温度运作？

声光现象

当液体中的气泡因为声波引发其内爆时，是什么造成短时间光脉冲的放射？

湍流

能否造一个理论模型解释湍流的行为和内部结构？

 

（二）纯理论方面的问题

(A)量子引力与物理宇宙学

量子引力

如何合并量子力学和广义相对论以产生一个“万有理论”（Theory of everything）？现时对引力的认知是否对微观尺度也没错？量子引力理论能有什么可检验的预言？

黑洞、黑洞信息、黑洞辐射与黑洞结构

黑洞是否真实存在？黑洞是否如理论预期地会进行辐射？此种辐射是否带有关于黑洞内部结构的信息，一如规范-引力二元性（Gauge-gravity duality）？又或者不然，一如霍金原本的计算？若为不然，那储存在黑洞中的信息又发生了什么事？（量子力学不允许信息被破坏）。黑洞辐射会否在一个情况下停止，而留有黑洞残余物？要是黑洞结构真的存在，是否有某种其他方法可以探知？

额外维度

宇宙暴涨

多重宇宙

(B)高能物理学

磁单极

有否粒子携带“磁荷”？若有，则为何它们那么难探测到？

超对称性

超对称是否大自然的一种对称？若是，为何超对称会被破坏？它是怎样被破坏的？

(C)与哲学相关的课题

时间旅行

能否有时间旅行？因果律如何维持或是会被破坏？

（三）实验技术方面的困难

核聚变能源

能否实际地以核聚变取代现行的核裂变来产生核能，提供电力？

量子计算机

能否制造一部以量子位元作计算之用的实用电脑？

自旋电子学

可否建造一些以电子的自旋而不是电荷的实用电子仪器？

引力波

能否建造一探测（如由一对互相公转的中子星所产生的）引力波的仪器？这种仪器对于天文观测是很有帮助的。

（四）近期解决的问题

长时间的伽马（γ）射线暴（2003年）

长时间的伽马射线暴与大质量星体的死亡有关，此种星体的死亡过程类似于超新星事件，常称为collapsar。

太阳中微子问题（2002年）

类星体（1980年代）