美国巴巴拉加州大学的物理学家们在一次“千年疯狂”的会议上,经过精心筛选后列出了十个足够让物理学家忙上100年的难题。尽管没有任何悬赏,不过,解决这些问题中的任何一个几乎都能保证获得诺贝尔奖。
无量纲参数原则上是否可以推算
爱因斯坦对这一问题的表述更为清楚:上帝在创造宇宙时是否有选择?
假设上帝坐在控制台前,准备引发宇宙大爆炸。“我该把光速定在多少?”“我该让这种名叫电子的小点带多少电荷?”“我该把普朗克常数——决定量子大小的参数——的数值定在多大?”他是不是为了赶时问而胡乱抓来几个数字?抑或这些数值必须如此,因为其中深藏着某种逻辑?
大爆炸宇宙模型示意图
1946年,美国科学家伽莫夫提出“大爆炸”理论。
量子引力如何解释宇宙起源
现代物理学的两大理论是标准模型和广义相对论。前者利用量子力学来描述亚原子粒子以及它们所服从的作用力,而后者是有关引力的理沦。很久以来,物理学家希望合二为一,得到一种“万物至理”——即量子引力论,以便更深入地了解宇宙,包括宇宙是如何随着大爆炸自然地诞生的。
对质子寿命的理解
以前人们认为质子与中子不同,它永远不会分裂成更小的颗粒。这曾被当成真理。然而在20世纪70年代,理论物理学家认识到,他们提出的各种可能成为“大一统理论”的理论暗示:质子必须是不稳定的。只要有足够长的时间,在极其偶然的情况下,质子是会分裂的。
自然界的超对称问题
自然界是超对称的吗?如果是,超对称性是如何破灭的?许多物理学家认为,把包括引力在内的所有作用力统一成为单一的理论要求证明两种差异极大的粒子实际上存在密切的关系,这种关系就是所谓的超对称现象。物理学家还需要解释这种对称性“破灭”的原因:随着宇宙冷却并凝结成现在的这种不对称状态,在其诞生之际所存在的数学上的完美被打破了。
宇宙的维数问题
为什么宇宙表现为一个时间维数和三个空间维数?这只是因为还没有想到一个可以接受的答案,只是因为除了上下、左右、前后,人们无法想象在更多的方向上运动。但这并不意味着宇宙原本就是这样的。
古埃及人想象中的宇宙
古埃及人认为天是一块天花板,四方各有一个天柱支撑,星星是用铁链悬挂在天上的灯。