5个未解决的现代物理学难题？

物理学无疑是现代科学的基础，我们对世界的认识依赖于物理学的发展。20世纪初叶，人们认为物理学的大厦已经完成，剩下的只是“修修补补”的工作罢了。但是物理学世界上的两朵乌云（以太学说的破灭和黑体辐射），终于给人们打开了一个全新的世界。无论什么时候，世界总有很多神奇存在需要我们去理解，这里列举了现在物理学中一些未解决的问题，也许这些问题可以给你一些不一样的思考感受。

1、混沌中有序吗？

物理学家无法用公式来描述流体，包括水流、空气和其他的液体和气体的运动情况。事实上，其通用解的Navier-Stokes公式是否真的存在他们都不知道。或者如果有这么一个解，它是否能描述任意位置的流体，包括一些位置的奇点。因此，混沌的本质物理学并没有完全解决。物理学家和数学家们都在想，天气很难预测还是或许天气根本就无法预测？湍流是否超越了数学的描述范围，或者说如果有那么一种数学方式可以描述它，这种描述真的有意义吗？

2、弦论正确吗？

假设所有的基本粒子都是由一些一维环（弦）构成的，每个不同的弦都以不同的频率震动，那么物理学将会变得非常简洁。弦论让物理学家可以调和基本粒子的各种理论，例如量子力学，可以调和时空理论，例如广义相对论，弦论还可以把四种基本作用力统一到一个框架中。但是问题的关键是，弦论只适用于10维或11维宇宙：3个大的空间维度，6个或7个紧实空间维度，外加一个时间维度。紧实空间维度，包括弦振动本身，它们的大小或振幅只有原子核的百亿亿分之一的大小。现在基本上没有什么手段可以观测到那么小的尺度，因为也无法从实验上验证弦论的正确性。

3、什么是暗物质

现代天文物理学很非常明显的证据表明，宇宙中大约有84%的物质既不发光也不吸收光。也就是“暗物质”。显然它们无法被直接观察到，也没有通过间接的手段观测到过。相反，暗物质的存在和性质可以通过它对可见物质的引力作用、辐射以及宇宙的结构推测出来。这种暗物质可能充满了整个银河系的边缘，它们可能通过粒子之间的弱相互作用结合在一起。世界范围内，物理学家构建了一些专门的探测器来探测这种暗物质，但是截至目前为止，没有任何探测器找到其蛛丝马迹。最近的一项研究结果表明，暗物质可能在宇宙中以一种绵长长的，非常小小的粒子流的形式存在，这细小的粒子流可能像头发丝一样被地球辐射出去。

4、观测是如何导致量子波函数的坍塌的

牛顿力学统治着宏观物理世界，在微观世界，粒子例如电子，光子以及其他一些基本粒子的行为都是遵循量子力学原理的。基本粒子并不像宏观的球体那样，而是更像是可以扩展到很大区域的波。每个粒子的状态都可以用波函数（也叫概率分布函数）来描述。波函数描述了粒子的位置，动量以及一些其他的性质的可能状态，而不是确切状态。但是一旦你对粒子进行了观察，例如观察其位置，在观测作用发生时，粒子的波函数会发生坍塌，那些可能优艾设计网_设计百科的状态会变成一个确切的状态。

正是这种坍塌才产生了我们所能理解的这个具体现实的世界，但是观测是如何导致，以及为什么会导致量子波函数的坍塌呢？这个问题就是著名的观测问题，它的答案现在还无人知晓，但是这个答案对我们理解现实是什么，现实是否存在有着重大的意义。

5、宇宙的终极命运是什么

宇宙的终极命运跟一个位置的因子Ω密切相关，这个因子是宇宙物质和能量的一个度量。如果Ω的值大于1，那么时空终究会像一个巨大的球体表面一样形成一个闭环。如果没有暗能量的存在，这样的宇宙会最终停止膨胀，并开始收缩，一直到一个被称为“大挤压”的事件发生。如果宇宙是封闭的并且有暗能量的存在，这个球面将一直膨胀下去。

相反如果Ω小于1，空间的几何结构将呈“开放”的状态，就像一个马鞍的表面一样，在这种情况下，宇宙的终极命运是“大冻结”并紧接着“大撕裂”：首先宇宙外围的加速会导致星系和星球的分离，导致所有的物质都处于独立的冻结状态。紧接着，加速继续增加一直到其强度远远超过原子之间的相互作用力，到那时候所有的物质都讲被“撕散”成粒子。

如果Ω等于1，宇宙将是平坦的状态，就像一个在所有方向都可以无限扩展的平面一样，其扩展速度以一种减速的状态进行，只到最后达到一种静止的状态。如果有暗能量的存在，平坦宇宙最终经历不可控的扩张一直到“大撕裂”的发生。

不管是哪种情况，宇宙的最终命运都是灭亡。