Ratkaisemattomat fysiikan ongelmat

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Tämä on luettelo joistakin fysiikan toistaiseksi ratkaisemattomista ongelmista. Jotkin näistä ongelmista ovat teoreettisia, mikä tarkoittaa, että nykyiset teoriat näyttävät olevan kykenemättömiä selittämään joitakin havaittuja ilmiöitä tai kokeellisia tuloksia. Toiset ovat kokeellisia, mikä tarkoittaa, että on vaikeaa luoda koe, jolla voisi testata esitettyä teoriaa tai tutkia ilmiötä tarkemmin.

Perusteorioihin liittyviä ongelmia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Eri tutkimusalueiden ratkaisemattomia ongelmia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Voidaanko valmistaa likimain huoneenlämmössä toimivia korkean lämpötilan suprajohteita?
  • Pystytäänkö rakentamaan käyttökelpoinen kvanttitietokone?

Ongelmia teorioiden selityskyvyssä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kertymäkiekkosuihkut
Miksi kertymäkiekot, jotka ympäröivät joitakin astronomisia kohteita, kuten aktiivisten galaksien ydintä, emittoivat relativistisia suihkuja niiden polaariakseleita pitkin?
Maailmankaikkeuden kiihtyvä laajeneminen
Miksi maailmankaikkeus laajenee kiihtyen, kuten on havaittu? Mikä on tätä kiihtyvyyttä ajavan pimeän energian luonne? Jos se johtuu kosmologisesta vakiosta, miksi vakio on niin pieni, mutta nollasta eroava? Miksi se ei ole suuri, kuten jotkut kvanttikenttäteoriat ennustavat, tai nolla johtuen jostain toistaiseksi tuntemattomasta symmetriasyystä? Mikä on universumin lopullinen kohtalo?
Alkuräjähdysteoria
Minkä luonnonlakien puitteissa alkuräjähdys olisi ollut mahdollinen?
Amorfiset kiinteät aineet
Mikä on fluidien tai tavallisten kiinteiden aineiden ja lasisen faasin transitioiden välinen luonne? Mitkä ovat fyysiset prosessit, jotka antavat lasille tyypilliset ominaisuudet?
Ajan nuoli
Miksi universumilla oli niin pieni entropia menneisyydessä, joka johti menneisyyden ja tulevaisuuden eroon ja termodynamiikan toiseen lakiin?***
Baryoniepäsymmetria
Miksi ainetta on paljon enemmän kuin antiainetta?
Dimensiottomat luonnonvakiot
Miksi havaitsemme nämä arvot, emmekä muita? Muuttuuko näiden perusluonnonvakioiden arvot ajan myötä?
Kolmen kappaleen liikkeiden tarkka kuvailu voimakentissään
Mekaniikan yksinkertainen systeemi, jossa kolme kappaletta liikkuu hiemankin epätriviaalisti toisiensa sähköisissä tai missä muussa tahansa voimakentissä, on ratkaistavissa vain likimäärin tietokoneapproksimaatiolla, analyyttistä kaavaratkaisua ei ole lukuun ottamatta Karl Frithiof Sundmanin hitaasti suppenevaa sarjakehitelmää. Tämä, kuten muutkin perusteorioiden "analyyttinen ratkaisu puuttuu" -ongelmat (esimerkiksi hydrodynamiikan Navierin–Stokesin yhtälöt) ovat pohjimmiltaan matemaattisia ongelmia. Yleensä differentiaaliyhtälöt pystyy kirjoittamaan kuka tahansa fyysikko, mutta analyyttinen yleinen ratkaisu puuttuu. (Esimerkiksi juuri Navier-Stokeseja lasketaan ja niihin luotetaan samalla varmuudella kuin muihinkin peruslakeihin, vaikka matemaatikot tutkivat, onko niihin edes yleisesti olemassa kaikki yhtälöt tarkasti toteuttavaa ratkaisujoukkoa, vai ovatko luvut vain eräänlaisia sovitteita, jotka sopivat vain tietokoneen tarkkuuden rajoissa ratkaisuksi.) On huomattava, että ns. pakonopeuden saanut kappale ei voi vähentää (viedä mukanaan) systeemin kokonaisimpulssimomenttia.
Korkean lämpötilan suprajohtavuus
Miksi tietyt materiaalit ovat suprajohtavia yli 50 kelvinin lämpötiloissa?**
Koronan lämpötila
Miksi Auringon koronan lämpötila on reilusti suurempi kuin Auringon pinnan?
Kosmologinen vakio
Miksi tyhjiön nollapisteen energia ei johda suureen kosmologiseen vakioon?
Miksi kosmologisella vakiolla on se arvo, mikä sillä on ja onko se todella vakio?
Kylmäfuusio
Mikä on teoreettinen selitys kuvaan ylimääräisen lämmön ja heliumin deuteriumilla kyllästetyssä palladiumissa?
Lyhytaikaiset gammasädepurkaukset
Mitä nämä purkaukset ovat?
Massa
Mikä aiheuttaa massan? Miksi inertiaalinen ja gravitationaalinen massa ovat erottamattomia?
Mustat aukot
Onko niitä todella olemassa? Jos ei, mitä ovat ultrakompaktit supermassiiviset kohteet, joita on havaittu ja mikä fysiikka hallitsee niitä?
Neutriinon massa
Mikä mekanismi aiheuttaa neutriinon massan? Onko neutriino itsensä antipartikkeli?
Pallosalamat
Onko niitä ja miten ne selittyvät?*
Pimeä aine
Onko sitä vai onko fysiikan teorioissa perustavanlaatuisia vikoja. Jos sitä on niin, minkälaista se on? Onko sitä mahdollista havaita? Miten se muodostuu?
Pioneer 10:n anomalia
Mikä aiheuttaa ilmeisen Aurinkoa kohti suuntautuvan kiihtyvyyden Pioneer 10 -avaruusluotaimelle?
Sonoluminesenssi
Mikä aiheuttaa sen?
Sähköheikkosymmetrian hajoaminen
Mikä mekanismi antaa massan W ja Z -hiukkasille? Onko kyse standardimallin Higgsin mekanismista?
Turbulenssi
Onko turbulentin virtauksen teoreettisen mallin luominen mahdollista?
Kaikkeus
Miksi kaikkeus on epäsymmetrinen?***
Varaus
Mikä antaa kvarkeille varauksen ja miksi eri partikkeleilla on eriarvoisia varauksia?
Äärimmäisen suurienergiaiset kosmiset säteet
Miksi joillakin kosmisilla säteillä on mahdottoman suuria energioita verrattuna Maan lähellä oleviin lähteisiin?

Ongelmia teorioiden testattavuudessa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aksionit
Onko Peccein–Quinnin teoria ratkaisu CP-ongelmaan? Mitkä ovat ennustetun aksionin ominaisuudet?
Aine
Miksi ainetta on? Mitä oli ennen alkuräjähdystä? Miten neljä perusvuorovaikutusta ilmestyivät?
Fyysinen informaatio
Onko informaation peruuttamaton katoaminen mahdollista?
Gravitaatio
Onko universumi täynnä gravitaatiosäteilyä alkuräjähdyksen jäljiltä? Onko gravitaatiolla kvantti-ilmiöitä?
Hiukkasfysiikan standardimalli
Onko standardimallin ennustamaa Higgsin hiukkasta olemassa?
Kosminen inflaatio
Onko kosmisen inflaation teoria oikea?
Kaluzan-Kleinin teoria
Onko olemassa enemmän kuin neljä avaruus-aikaulottuvuutta?
Kvanttigravitaatio
Voiko kvanttifysiikan ja yleisen suhteellisuusteorian yhdistää? Ja jos voi, miten? Säieteoria? Voidaanko Planckin skaalan fysiikasta saada kokeellisia tuloksia?
Kvanttifysiikka
Miten tulkita kvanttifysiikkaa? Miten makroskaala seuraa kvanttiskaalasta?
Kvanttikromodynamiikka (QCD)
Atomiydinten kuvailuun tarvittavilla energiaskaaloilla QCD-yhtälöt ovat ratkaisematta.
Magneettinen monopoli
Onko hiukkasta, jolla on magneettinen varaus? Jos on, miksi ne ovat niin vaikeasti havaittavia?;
Multiversumi
Onko fysikaalista syytä uskoa havaitsemattomissa oleviin universumeihin? Onko antrooppinen periaate sovelias kosmologiaan?***
Nopeammin kuin valo
Onko mahdollista kulkea nopeammin kuin valo? Onko tietoa mahdollista välittää nopeammin kuin valo liikkuu?**
Paulin kieltosääntö
Mikä on tämän periaatteen syvällisempi alkuperä?***
Protonin radioaktiivinen hajoaminen
Monet standardimallin seuraajaehdokkaat ennustavat protonin hajoamista. Jos näin on, mikä on sen puoliintumisaika?
Supersymmetria
Onko sitä ja jos on, miten se rikkoutuu?
Säieteoria
supersäieteoria, M-teoria, tmv. askel kaiken teoriaan vai umpikujaan?
Universumin koko
Mitä on havaittavan kaikkeuden takana?***

* Perustuvat yksittäisiin väittämiin, monet fyysikot pitävät pseudotieteenä.

** Monet fyysikot pitävät asiaa ratkaistuna, vaikkakin keskustelu jatkuu.

*** Jotkut fyysikot pitävät kysymystä pikemminkin filosofisena kuin fysikaalisena.

Hiljattain ratkaistuja ongelmia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pitkäkestoiset gammapurkaukset (2003)
Liittyvät massiivisten tähtien kuolemaan supernovan kaltaisessa tapahtumassa, hypernovassa.
Auringosta saapuvien Maan läpi kulkevien neutriinojen mitattu määrä verrattuna teoreettiseen (2002)
Ratkaisu löytyi neutriinofysiikan paremmasta ymmärtämisestä ja aiheutti standardimallin muokkaamista.
Kvasaarit
Näiden olemus säilyi tuntemattomana vuosikymmeniä. Nykyisin voimakkaan säteilyn selitetään johtuvan aineen putoamisesta galaksin keskustassa olevaan supermassiiviseen mustaan aukkoon.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]