Невирішені питання фізики. Проблеми сучасної фізики

Нижче наведемо список невирішених проблем сучасної фізики.

Деякі з цих проблем мають теоретичний характер. Це означає, що існуючі теорії виявляються нездатними пояснити певні явища, що спостерігаються, або експериментальні результати.

Інші проблеми є експериментальними, а це означає, що є труднощі у створенні експерименту з перевірки запропонованої теорії або більш детального дослідження якого-небудь явища.

Деякі з цих проблем тісно взаємопов'язані. Наприклад, додаткові вимірювання чи суперсиметрія можуть вирішити проблему ієрархії. Вважається, що повна теорія квантової гравітації здатна відповісти на більшу частину перелічених питань.

Яким буде кінець Всесвіту?

Розгадка багато в чому залежить від темної енергії, що залишається невідомим членом рівняння.

Темна енергія відповідальна за розширення Всесвіту, що прискорюється, але її походження - таємниця, вкрита мороком. Якщо темна енергія постійна протягом тривалого часу, нас, ймовірно, чекає «велике заморожування»: Всесвіт продовжить розширюватися все швидше, і в кінцевому рахунку галактики настільки віддаляться один від одного, що нинішня порожнеча космосу здасться дитячою забавою.

Якщо темна енергія зростає, розширення стане настільки швидким, що збільшиться простір між галактиками, а й між зірками, тобто самі галактики будуть розірвані; цей варіант називається "великим розривом".

Ще один сценарій у тому, що темна енергія зменшиться і не зможе протидіяти силі тяжкості, що змусить Всесвіт звернутися («велике стиск»).

Ну а суть у тому, що, хоч би як розгорталися події, ми приречені. До цього ще, втім, мільярди або навіть трильйони років-достатньо, щоб розібратися в тому, як же все-таки загине Всесвіт.

Квантова гравітація

Незважаючи на активні дослідження, теорія квантової гравітації поки що не побудована. Основна труднощі в її побудові полягає в тому, що дві фізичні теорії, які вона намагається пов'язати воєдино, - квантова механіка і загальна теорія відносності (ОТО) - спираються на різні набори принципів.

Так, квантова механіка формулюється як теорія, що описує тимчасову еволюцію фізичних систем (наприклад, атомів або елементарних частинок) на тлі зовнішнього простору-часу.

У ВТО зовнішнього простору-часу немає - воно саме є динамічною змінною теорією, яка залежить від характеристик, що знаходяться в ньому. класичнихсистем.

При переході до квантової гравітації, як мінімум, потрібно замінити системи на квантові (тобто зробити квантування). Виникає зв'язок вимагає якогось квантування геометрії самого простору-часу, причому фізичний зміст такого квантування абсолютно неясен і будь-яка успішна несуперечлива спроба його проведення відсутня.

Навіть спроба провести квантування лінеаризованої класичної теорії гравітації (ОТО) наштовхується на численні технічні труднощі - квантова гравітація виявляється неперенормованої теорією внаслідок того, що гравітаційна стала є розмірною величиною.

Ситуація посилюється тим, що прямі експерименти в галузі квантової гравітації через слабкість самих гравітаційних взаємодій недоступні сучасним технологіям. У зв'язку з цим у пошуку правильного формулювання квантової гравітації доводиться поки що спиратися лише на теоретичні викладки.

Бозон Хіггса не має жодного сенсу. Чому ж він існує?

Бозон Хіггса пояснює, як всі інші частки набувають маси, але в той же час порушує безліч нових питань. Наприклад, чому бозон Хіггса взаємодіє зі всіма частинками по-різному? Так, t-кварк взаємодіє з ним сильніше, ніж електрон, через що маса першого набагато вища, ніж у другого.

Крім того, бозон Хіггса - перша елементарна частка з нульовим спином.

«Перед нами зовсім нова галузь фізики елементарних частинок, - говорить вчений Річард Руїс - Ми поняття не маємо, яка її природа».

Випромінювання Хокінга

Чи виробляють чорні діри теплове випромінювання, як це передбачає теорія? Чи містить це випромінювання інформацію про їх внутрішню структуру чи ні, як випливає з оригінального розрахунку Хокінга?

Чому сталося так, що Всесвіт складається з матерії, а не антиматерії?

Антиматерія-та ж матерія: вона має точно такі ж властивості, як речовина, з якої складаються планети, зірки, галактики.

Відмінність тільки одне-заряд. Згідно з сучасними уявленнями, у новонародженому Всесвіті того й іншого було порівну. Незабаром після Великого вибуху матерія та антиматерія анігілювали (прореагували із взаємним знищенням та виникненням інших частинок один одного).

Постає питання, як так вийшло, що деяка кількість матерії все-таки залишилася? Чому саме матерія досягла успіху, а антиречовина програла «перетягування каната»?

Щоб пояснити цю нерівність, вчені старанно шукають приклади порушення CP-інваріантності, тобто процесів, за яких частки вважають за краще розпадатися з утворенням матерії, але не антиматерії.

«Передусім хотілося б зрозуміти, чи розрізняються нейтринні осциляції (перетворення нейтрино в антинейтрино) між нейтрино і антинейтрино, - говорить поділилася питанням Алісія Меріно з Колорадського університету. - Нічого подібного досі не спостерігалося, але ми сподіваємося на наступне покоління експериментів».

Теорія всього

Чи існує теорія, яка пояснює значення всіх фундаментальних фізичних констант? Чи існує теорія, яка пояснює чому закони фізики такі, як вони є?

Для позначення теорії, яка б об'єднала всі чотири фундаментальні взаємодії у природі.

Протягом ХХ століття було запропоновано безліч «теорій всього», але жодна з них не змогла пройти експериментальну перевірку, або існують значні труднощі в організації експериментальної перевірки для деяких з кандидатів.

Бонус: Кульова блискавка

Яка природа цього явища? Чи кульова блискавка є самостійним об'єктом або підживлюється енергією ззовні? Чи всі кульові блискавки мають ту саму природу чи існують різні їх типи?

Кульова блискавка, що світиться плаваюча в повітрі вогненна куля, унікально рідкісне природне явище.

Єдиної фізичної теорії виникнення та перебігу цього явища до теперішнього часу не представлено, також існують наукові теорії, які зводять феномен до галюцинацій.

Існує близько 400 теорій, що пояснюють явище, але жодна з них не отримала абсолютного визнання в академічному середовищі. У лабораторних умовах схожі, але короткочасні явища вдалося отримати кількома різними способами, отже питання природі кульової блискавки залишається відкритим. Станом на кінець XX століття не було створено жодного досвідченого стенду, на якому це природне явище штучно відтворювалося б відповідно до описів очевидців кульової блискавки.

Широко поширена думка, що кульова блискавка - явище електричного походження, природної природи, тобто є особливим видом блискавку, що існує тривалий час і має форму кулі, здатної переміщатися по непередбачуваній, іноді дивовижної для очевидців траєкторії.

Традиційно достовірність багатьох свідчень очевидців кульової блискавки залишається під сумнівом, у тому числі:

• сам факт спостереження хоч якогось явища;
• факт спостереження саме кульової блискавки, а чи не якогось іншого явища;
• окремі подробиці явища, що наводяться у свідоцтві очевидця.

Сумніви щодо достовірності багатьох свідчень ускладнюють вивчення явища, а також створюють ґрунт для появи різних спекулятивно-сенсаційних матеріалів, нібито пов'язаних із цим явищем.

За матеріалами: кілька десятків статей з

Випуски:
* Александров Є.Б., Хвостенко Г.І., Чайка М.П. Інтерференція атомних станів. (1991)
* Аліханов А.І. Слабкі взаємодії. Нові дослідження бета-розпаду. (1960)
* Аллен Л., Джонс Д. Основи фізики газових лазерів. (1970)
* Альперт Я.Л. Хвилі та штучні тіла у приземній плазмі. (1974)
* (1988)
* Андрєєв І.В. Хромодинаміка та жорсткі процеси при високих енергіях. (1981)
* Анісімов М.А. Критичні явища в рідинах та рідких кристалах. (1987)
* Аракелян С.М., Чилінгарян Ю.С. Нелінійна оптика рідких кристалів. (1984)
* (1969)
* Ахманов С.А., Висловух В.А., Чиркін А.С. Оптика фемотосекундних лазерних імпульсів. (1988)
* (1981)
* (1962)
* Бахвалов Н.С., Жілейкін Я.М., Заболотська Є.А. та ін. Нелінійна теорія звукових пучків. (1982)
* Бєлов К.П., Белянчикова М.А., Левітін Р.З., Нікітін С.А. Рідкоземельні феромагнетики та антиферомагнетики. (1965)
* Бутікін В.С., Каплан А.Є., Хронопуло Ю.Г., Якубович Є.І. Резонансні взаємодії світла із речовиною. (1977)
* (1970)
* Бреслер С.Є. Радіоактивні елементи. (1949)
* Бродський А.М., Гуревич Ю.Я. Теорія електронної емісії із металів. (1973)
* Бугаков В.В. Дифузія в металах та сплавах. (1949)
* Вавілов В.С., Гіппіус А.А., Конорова Є.А. Електронні та оптичні процеси в алмазі. (1985)
* Вайсенберг А.О. Мю-мезон. (1964)
* (1968)
* Васильєв В.А., Романовський Ю.М., Яхно В.Г. Автохвильові процеси. (1987)
* (1986)
* (1988)
* (1984)
* Вонсовський С.В. Сучасне вчення про магнетизм. (1952)
* (1969)
* Вонсовський С.В. та ін. Феромагнітний резонанс. Явище резонансного поглинання високочастотного електромагнітного поля у феромагнітних речовинах. (1961)
* (1981)
* Гейлікман Б.Т., Кресін В.З. Кінетичні та нестаціонарні явища у сверпровідниках. (1972)
* Гетце В. Фазові переходи рідина-скло. (1992)
* (1975)
* Гінзбург В.Л., Рухадзе А.А. Хвилі у магнітоактивній плазмі. (1970)
* Гінзбург С.Л. Необоротні явища у спинових стеклах. (1989)
* Грінберг А.П. Методи прискорення заряджених частинок. (1950)
* Гурбатов С.М., Малахов А.М., Саїчов А.І. Нелінійні випадкові хвилі у середовищах без дисперсії. (1990)
* Гуревич Ю.Я., Харкац Ю.І. Суперіонні провідники. (1992)
* Дорфман Я.Г. Магнітні властивості атомного ядра. (1948)
* Дорфман Я.Г. Діамагнітизм та хімічний зв'язок. (1961)
* Жевандров Н.Д. Оптична анізотропія та міграція енергії у молекулярних кристалах. (1987)
* (1970)
* (1984)
* (1972)
* Кернер Б.С., Осипов В.В. Автосолітони: Локалалізовані сильно-нерівноважні області в однорідних дисипативних системах. (1991)
* (1985)
* Кляцкін В.І. Метод занурення теоретично поширення хвиль. (1986)
* Кляцкін В.І. Статистичний опис динамічних систем з параметрами, що флуктують. (1975)
* Корсунський М.І. Аномальна фотопровідність. (1972)
* Кулик І.О., Янсон І.К. Ефект Джозефсона у надпровідних тунельних структурах. (1970)
* Ліхарєв К.К. Введення у динаміку джозефсонівських переходів. (1985)
* Променеве наближення та питання поширення радіохвиль. (1971) Збірник
* (1958)
* (1967)
* Міногін В.Г., Лєтохов В.С. Тиск лазерного променя на атоми. (1986)
* Михайлов І.Г. Розповсюдження ультрозвукових хвиль у рідинах. (1949)
* Нейтрино. (1970) Збірник
* Загальні принципи квантової теорії поля та їх наслідки. (1977) Збірник
* Осташев В.Є. Поширення звуку в середовищах, що рухаються. (1992)
* Павленко В.М., Сітенко О.Г. Ехові явища в плазмі та плазмоподібних середовищах. (1988)
* Паташинський А.З., Покровський В.Л. Флуктуаційна теорія фазових переходів. (1975)
* Пушкаров Д.І. Дефектони в кристалах: Метод квазічастинок у квантовій теорії дефектів. (1993)
* Рік Г.Р. Мас-спектроскопія. (1953)
* Надпровідність: зб. ст. (1967)
* Сена Л.А. Зіткнення електронів та іонів з атомами газу. (1948)
* (1960)
* (1964)
* Смілга В.П., Білоусов Ю.М. Мюонний метод дослідження речовини. (1991)
* Смирнов Б.М. Комплексні іони. (1983)
* (1988)
* (1991)
* Степанянц Ю.А., Фабрикант А.Л. Поширення хвиль у зсувних потоках. (1996)
* Тверський Б.А. Динаміка радіаційних поясів Землі. (1968)
* Туров Є.А. - Фізичні властивості магнітоупорядкованих кристалів. Феноменол. Теорія спинових хвиль у феромагнетиках, антиферомагнетиках. (1963)
* (1972)
* (1961)
* Фотопровідність. (1967) Збірник
* Фріш С.Е. Спектроскопічне визначення ядерних моментів. (1948)
* (1965)
* Хрипловіч І.Б. Незбереження парності в атомних явищах. (1981)
* Честер Дж. Теорія незворотних процесів. (1966)
* Шикін В.Б., Монарха Ю.П. Двовимірні заряджені системи у гелії. (1989)

За останні 200 років наука змогла відповісти на величезну кількість питань, що стосуються природи та законів, яким підпорядковується людство. Сьогодні люди досліджують галактики та атоми, створюють машини, які вирішують проблеми, які людина не може вирішити самотужки. Однак є ще чимало питань, на які вчені поки що не можуть дати відповіді. Ці невирішені проблеми сучасної науки змушують вчених спантеличено чухати голови і прикладати ще більш колосальні зусилля до того, щоб якнайшвидше знайти відповіді на питання, що їх хвилюють.

Всім відоме відкриття Ньютона про гравітацію. Після цього відкриття світ суттєво змінився. Дослідження Альберта Ейнштейна, великого вченого-фізика, дозволили наново і глибше подивитись це явище. Завдяки теорії гравітації Ейнштейна людству вдалося зрозуміти навіть явища, пов'язані з викривленням світла. Проте вченим досі не вдалося зрозуміти роботу субатомних частинок, принцип дії яких ґрунтується на законах квантової механіки.

Сьогодні існує кілька теорій про квантову гравітацію, але досі жодну з них не вдалося довести експериментально. Звичайно, розгадка цього завдання навряд чи вплине на повсякденне життя людини, але, можливо, вона допоможе розгадати таємниці, пов'язані з чорними дірками і подорожжю в часі.

Розширення Всесвіту

Незважаючи на те, що в даний час вченим вже відомо досить багато про загальний устрій Всесвіту, існує ще безліч питань, пов'язаних з її розвитком, наприклад, з чого створено Всесвіт.

Порівняно недавно вчені виявили, що наш Всесвіт постійно розширюється, причому швидкість його розширення зростає. Це наштовхнуло їх на думку, що, можливо, розширення Всесвіту буде нескінченним. У зв'язку з цим виникає питання: що викликає розширення Всесвіту і чому швидкість його розширення збільшується?

Відео про одну з невирішених проблем науки - розширення Всесвіту

Турбулентність у рідкому середовищі

Напевно, кожна людина знає, що турбулентність – це раптова тряска під час польоту. Однак у механіці рідин це слово має зовсім інше значення. Виникнення льотної турбулентності пояснюється зустріччю двох повітряних тіл, що рухаються на різних швидкостях. Але фізикам поки що досить складно пояснити явище турбулентності в рідкому середовищі. Математики також дуже спантеличені цією проблемою.

Турбулентність у рідкому середовищі оточує людину всюди. Як класичний приклад такої турбулентності можна навести приклад води, що випливає з крана, повністю розпадається на хаотичні рідкі частинки, які відрізняються від загального потоку. У природі турбулентність є дуже поширеним явищем, вона зустрічається у різних океанічних та геофізичних потоках.

Незважаючи на величезну кількість проведених експериментів, у результаті яких були отримані деякі емпіричні дані, переконлива теорія про те, чим саме викликається турбулентність у рідинах, як вона контролюється і яким чином можливо впорядкувати цей хаос, поки не створена.

Під процесом старіння розуміється поступове порушення та втрата організмом важливих функцій, у тому числі, і здатності до регенерації та розмноження. Коли організм старіє, він уже не може так добре пристосовуватися до умов навколишнього середовища, він значно гірше протистоїть травмам та хворобам.

• Наука, що вивчає питання, пов'язані із старінням організму, називається геронтологією.
• Використання терміна «старіння» можливе при описі процесу руйнування будь-якої неживої системи, наприклад, металу, а також при описі процесу старіння людського організму. Також вченими досі не знайдено відповіді на питання, чому старіють рослини та які саме фактори ініціюють програму старіння.

Першу спробу наукового пояснення такого процесу як старіння було зроблено у другій половині 19 століття Вейсманом. Він припустив, що старіння - це властивість, що виникла внаслідок еволюції. Вейсман вважав, що організми, які старіють, як корисні, а й шкідливі. Їхнє відмирання необхідне для того, щоб звільнити місце для молодих.

В даний час багатьма вченими було висунуто досить багато гіпотез про те, що ж викликає старіння організмів, проте всі теорії поки що користуються обмеженим успіхом.

Як виживають тихоходки?

Тихохідки є мікроорганізмами, досить поширеними в природі. Вони заселяють всі кліматичні зони та всі континенти, можуть жити на будь-якій висоті та в будь-яких умовах. Їхні надзвичайні здібності до виживання не дають спокою багатьом ученим. Цікаво, що цим першим живим організмам вдається виживати навіть у небезпечному космічному вакуумі. Так, кілька тихоходок були взяті на орбіту, де їх впливали на різні види космічної радіації, проте до кінця експерименту практично всі вони залишилися неушкодженими.

Цим організмам не страшна температура кипіння води, вони виживають при температурі, трохи вище за абсолютного нуля. Тихохідки нормально почуваються на глибині 11 кілометрів, у Маріанській западині, спокійно переносячи її тиск.

Тихохідки відрізняються неймовірними здібностями до ангідробіозу, тобто висушування. У цьому стані спостерігається надзвичайне уповільнення їхньої метаболічної активності. Після висушування ця істота практично зупиняє свою метаболічну активність, а після отримання доступу до води відбувається відновлення її вихідного стану, і тихохідка продовжує жити, як не було.

Вивчення цієї істоти обіцяє отримати цікаві результати. У разі втілення кріоніки в життя їх застосування стануть неймовірними. Так, вчені стверджують, що, розгадавши таємницю живучості тихоходки, вони зможуть створити скафандр, в якому можна буде освоювати інші планети, а зберігання ліків та таблеток стане можливим за кімнатної температури.

Астрономія, фізика, біологія, геологія - це напрями, у яких ведуть роботу багато вчених. Завдяки їхнім відкриттям з'являються нові неймовірні теорії, які ще кілька десятиліть тому здавалися фантастикою і які, можливо, дозволять дуже швидко розгадати деякі невирішені досі проблеми науки.

Які з невирішених проблем науки цікаві Вам найбільше? Розкажіть про це у

Екологія життя. Крім стандартних логічних завдань на кшталт «якщо дерево падає в лісі і ніхто не чує, чи воно видає звук?», незліченні загадки

Окрім стандартних логічних завдань на кшталт «якщо дерево падає у лісі і ніхто не чує, чи видає воно звук?», незліченні загадки продовжують хвилювати уми людей, зайнятих у всіх дисциплінах сучасної науки та гуманітарних наук.

Питання на кшталт «чи існує універсальне визначення «слова»?», «Чи існує колір фізично або виявляється тільки в нас в умах?» і «яка ймовірність, що сонце встане завтра?» не дають людям спати. Ми зібрали ці питання у всіх сферах: медицині, фізиці, біології, філософії та математиці, і вирішили поставити їх вам. Чи зможете відповісти?

Чому клітини вчиняють самогубство?

Біохімічна подія, відома як апоптоз, іноді називають "запрограмованою смертю клітини" або "клітинним суїцидом". З причин, які наука повною мірою не усвідомлює, клітини мають можливість «вирішити померти» дуже організованим і очікуваним чином, який повністю відрізняється від некрозу (клітинної смерті, спричиненої хворобою чи травмою). Близько 50-80 мільярдів клітин помирають внаслідок запрограмованої смерті клітин у людському організмі щодня, але механізм, який за ними стоїть, і навіть сам цей намір незрозумілий повною мірою.

З одного боку, занадто багато запрограмованих смертей клітин призводить до атрофії м'язів і м'язової слабкості, з іншого ж - відсутність належного апоптозу дозволяє клітинам проліферувати, що може призвести до раку. Загальна концепція апоптозу була вперше описана німецьким ученим Карлом Фогтом у 1842 році. З того часу в розумінні цього процесу було досягнуто нехилого прогресу, але повноцінного пояснення йому так і немає.

Обчислювальна теорія свідомості

Деякі вчені прирівнюють розум до способу, яким комп'ютер обробляє інформацію. Таким чином, у середині 60-х років було розроблено обчислювальну теорію свідомості, і людина почала боротися з машиною всерйоз. Простіше кажучи, уявіть, що ваш мозок – це комп'ютер, а свідомість – операційна система, яка ним керує.

Якщо зануритися в контекст інформатики, аналогія буде простою: теоретично програми видають дані, засновані на серії вхідної інформації (зовнішні подразники, погляд, звук тощо) і пам'яті (яку можна одночасно порахувати фізичним жорстким диском і нашою психологічною пам'яттю) . Програми керуються алгоритмами, які мають кінцеве число кроків, що повторюються відповідно до різних вступних. Як і мозок, комп'ютер повинен робити репрезентації того, що не може фізично розрахувати – і це один із найсильніших аргументів на користь цієї теорії.

Проте обчислювальна теорія відрізняється від репрезентативної теорії свідомості тим, що не всі стани є репрезентативними (на зразок депресії), а отже, і не зможуть відповідати на вплив комп'ютерного характеру. Але ця проблема філософська: обчислювальна теорія свідомості працює добре, поки не йдеться про «перепрограмування» мізків, які у депресії. Ми не можемо скинути себе до заводських налаштувань.

Складна проблема свідомості

У філософських діалогах «свідомість» визначається як «кваліа» і проблема квалія переслідуватиме людство, мабуть, завжди. Кваліа описує окремі прояви суб'єктивного свідомого досвіду – наприклад, головний біль. Ми всі відчували цей біль, але немає ніякого способу виміряти, чи відчували ми однаковий головний біль, і взагалі, чи був цей досвід єдиним, адже досвід болю заснований на нашому сприйнятті.

Хоча було зроблено багато наукових спроб визначити свідомість, ніхто не розробив загальноприйняту теорію. Деякі філософи ставили під сумнів саму можливість цього.

Проблема Гетьє

Проблема Гетьє звучить так: «Чи є обґрунтоване щире переконання знанням?». Ця логічна головоломка входить до числа найнеприємніших, тому що вимагає від нас задуматися про те, чи є істина універсальною константою. Також вона піднімає масу уявних експериментів та філософських аргументів, у тому числі і «обґрунтоване справжнє переконання»:

Суб'єкт А знає, що пропозиція Б істинна тоді і тільки тоді, якщо:

Б є істиною,

і А вважає, що Б є істиною,

А переконаний, що віра в істинність Б обгрунтована.

Критики проблем на кшталт Гетьє вважають, що неможливо обґрунтувати щось, що не є істиною (оскільки «істина» вважається поняттям, яке зводить аргумент у непорушний статус). Важко визначити не тільки що для когось означає істинність, а й що означає віра в те, що це так. І це серйозно вплинуло на все від криміналістики до медицини.

Усі кольори – у нас в голові?

Одним із найскладніших у людському досвіді залишається сприйняття кольору: чи справді фізичні об'єкти в нашому світі мають колір, який ми розпізнаємо та обробляємо, чи процес наділення кольором відбувається виключно у нас у головах?

Ми знаємо, що існування кольорів зобов'язане різним довжинам хвиль, але коли справа доходить до нашого сприйняття кольору, нашої загальної номенклатури і простого факту, що наші голови, ймовірно, вибухнуть, якщо ми раптом зустрінемося з ніколи не баченим досі кольором у нашій універсальній палітрі, ця ідея продовжує дивувати вчених, філософів та інших.

Що таке чорна матерія?

Астрофізики знають, чим темна матерія не є, але це визначення їх зовсім не влаштовує: хоча ми не можемо бачити її навіть за допомогою найпотужніших телескопів, знаємо, що у Всесвіті її більше, ніж звичайної матерії. Вона не поглинає і не випромінює світло, але різниця у гравітаційних ефектах великих тіл (планет тощо) навела вчених на думку, що щось невидиме відіграє роль у їхньому русі.

Теорія, вперше запропонована в 1932 році, зводилася здебільшого до проблеми «недостатньої маси». Існування чорної матерії залишається недоведеним, але наукове співтовариство змушене приймати її існування як факт, хоч би чим вона була.

Проблема сходу сонця

Яка ймовірність того, що завтра зійде сонце? Філософи та статистики задаються цим питанням тисячоліття, намагаючись вивести незаперечну формулу для цієї щоденної події. Це питання призначене для демонстрації обмежень теорії ймовірності. Труднощі виникають, коли ми починаємо замислюватися про те, що є багато відмінностей між попереднім знанням однієї людини, попереднім знанням людства і попереднім знанням Всесвіту того, чи стане сонце.

Якщо p- це довгострокова частота схід сонця, і до pзастосовується рівномірний розподіл ймовірностей, тоді величина pзбільшується з кожним днем, коли сонце насправді встає і ми бачимо (особистість, людство, Всесвіт), що це відбувається.

137 елемент

Названий на честь Річарда Фейнмана, пропонований остаточний елемент періодичної таблиці Менделєєва «фейнманіум» є теоретичним елементом, який може стати останнім можливим елементом; щоб вийти за межі №137, елементам доведеться рухатися швидше за швидкість світла. Висувались припущення, що елементам вище №124 не вистачатиме стабільності на існування протягом більш ніж кількох наносекунд, а значить такий елемент, як фейнманіум, знищуватиметься в процесі спонтанного поділу, перш ніж його можна буде вивчити.

Що ще цікавіше, то це те, що номер 137 був не просто так обраний на честь Фейнмана; він вважав, що цей номер має глибокий зміст, оскільки «1/137 = майже точно значення так званої константи тонкої структури, безрозмірної величини, яка визначає силу електромагнітної взаємодії».

Великим питанням залишається, чи зможе такий елемент існувати за межами суто теоретичного і чи станеться це за нашого віку?

Чи існує універсальне визначення слова слово?

У лінгвістиці слово - це невелике висловлювання, яке може мати будь-який сенс: у практичному чи буквальному сенсі. Морфема, яка трохи менша, але за допомогою якої все ще можна повідомляти сенс, на відміну від слова, не може залишатися особняком. Ви можете сказати «-ство» і зрозуміти, що це означає, але навряд чи розмова з таких обрізків матиме сенс.

Кожна мова у світі має свій власний лексикон, який поділяється на лексеми, які є формами окремих слів. Лексеми надзвичайно важливі мови. Але знову ж таки, у більш загальному сенсі, найменшою одиницею мови залишається слово, яке може стояти особняком і матиме сенс; щоправда, залишаються проблеми з визначенням, наприклад, частинок, прийменників і спілок, оскільки вони особливим змістом поза контекстом не мають, хоч і залишаються словами у загальному сенсі.

Паранормальні здібності за мільйон доларів

З моменту початку 1964 року близько 1000 осіб взяли участь у "Паранормальному випробуванні" (Paranormal Challenge), але ніхто так і не взяв приз. Освітній фонд Джеймса Ренді пропонує мільйон доларів будь-кому, хто зможе науково підтвердити надприродні чи паранормальні здібності. Протягом багатьох років багато медіумів намагалися проявити себе, але їм категорично відмовляли. Щоб усе вдалося, претендент має отримати схвалення навчального інституту чи іншої організації відповідного рівня.

Хоча жоден із 1000 претендентів не зміг довести наявність психічних паранормальних здібностей, які можна було засвідчити науково, Ренді сказав, що «дуже небагато» з конкурсантів вважають, що їхній провал був обумовлений відсутністю талантів. Здебільшого всі зводили невдачі до нервозності.

Проблема в тому, що цей конкурс навряд чи хтось колись виграє. Якщо хтось матиме надприродні здібності, це означає, що їх не можна пояснити природним науковим підходом. Уловлюєте?

Невирішені проблеми

Тепер, усвідомивши, як наука вписується в розумову діяльність людини і як вона функціонує, можна бачити, що її відкритість дозволяє різними шляхами йти до повнішого розуміння Всесвіту. Виникають нові явища, щодо яких гіпотези зберігають мовчання, і щоб порушити його, висуваються нові гіпотези, повні свіжих ідей. На їх основі уточнюються передбачення. Створюється нове експериментальне обладнання. Вся ця діяльність призводить до появи гіпотез, які більш точно відображають поведінку Всесвіту. І все це заради однієї мети - зрозуміти Всесвіт у всьому його різноманітті.

Наукові гіпотези можна як відповіді питання про влаштування Всесвіту. Наше завдання полягає у дослідженні п'яти найбільших проблем, не вирішених до нашого часу. Під словом «найбільші» маються на увазі проблеми, що мають далекосяжні наслідки, найважливіші для нашого подальшого розуміння, або мають найбільш вагоме прикладне значення. Ми обмежимося однією найбільшою невирішеною проблемою, взятою з кожної п'яти галузей природознавства, і спробуємо описати, яким чином можна прискорити їх вирішення. Звичайно, науки про людину та суспільство, гуманітарні та прикладні, мають свої невирішені проблеми (наприклад, природа свідомості), але це питання виходить за рамки цієї книги.

Ось відібрані нами у кожній із п'яти галузей природознавства найбільші невирішені проблеми та те, чим ми керувалися у своєму виборі.

фізика.Пов'язані з рухом властивості маси тіла (швидкість, прискорення та момент поряд з кінетичною та потенційною енергією) нам добре відомі. А природа самої маси, властивої багатьом, але не всім елементарним часткам Всесвіту, нам не зрозуміла. Найбільше невирішене завдання фізики таке: чому одні частинки мають масу [спокою], а інші - ні?

Хімія.Вивчення хімічних реакцій живих і неживих тіл ведеться широко та успішно. Найбільше невирішене завдання хімії таке: якого роду хімічні реакції підштовхнули атоми до утворення перших живих істот?

БіологіяНещодавно вдалося отримати геном, або молекулярне креслення, багатьох живих організмів. Геноми несуть інформацію про загальні білки, або протеоми, живих організмів. Найбільше невирішене завдання біології таке: яка будова та призначення протеома?

Геологія.Модель тектоніки плит задовільно визначає наслідки взаємодії верхніх оболонок Землі. Але атмосферні явища, особливо тип погоди, схоже, не піддаються спробам створити моделі, що ведуть отримання надійних прогнозів. Найбільше невирішене завдання геології таке: чи можливий точний довготривалий прогноз погоди?

Астрономія.Хоча багато сторін загального устрою Всесвіту добре відомі, у його розвитку ще багато неясного. Нещодавнє відкриття, що швидкість розширення Всесвіту зростає, призводить до думки, що він розширюватиметься нескінченно. Найбільше невирішене завдання астрономії таке: чому Всесвіт розширюється з дедалі більшою швидкістю?

Багато інших цікавих питань, пов'язаних із цими завданнями, виникатимуть попутно, і деякі з них самі можуть у майбутньому стати найбільшими. Про це йдеться у заключному розділі книги: «Список ідей».

Вільям Гарві, англійський лікар XVII століття, який визначив природу кровообігу, сказав: «Все, що ми знаємо, нескінченно мало в порівнянні з тим, що нам поки невідомо» [«Анатомічне дослідження про рух серця та крові у тварин», 1628]. І це правильно, оскільки питання множаться швидше, ніж на них встигають відповісти. У міру розширення простору, що висвітлюється наукою, збільшується і темрява, що його обступає.