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目前物理学最前沿的问题是什么?

2018-05-30  博采简纳

物理学发展到现在,不论是从宏观到微观、还是从低速到高速,人们都建立了较为完备的物理学理论。例如宏观的经典力学、微观的量子力学以及基于高速运动状态下的相对论,是都现代物理学大厦的基石。虽然物理学在近现代取得了长足的进步和巨大的成就,但是物理学在多个前沿领域,仍然有许多问题未获得突破。

一、理论物理学方面

在宏观的物理学框架方面,仍有很多问题需要解决,这里直说最根本性的理论问题:

1.统一场论

四大基本力的统一场论,从爱因斯坦开始,就成为了物理学界一直想要实现的理论。可惜爱因斯坦穷尽后半生,都未有取得成功,后代科学家虽然借助新的实验结果,在电弱统一理论上取得了巨大成功,但是引力和其它力的统一、却始终是困难重重。



2.弦理论

弦理论其实和统一场论关系密切,它打破了经典物理学的粒子观念,是一种彻底的颠覆性理论。如果弦理论正确,则不论是对解决四大基本力的统一问题、还是多维时空存在问题、以及解决相对论和量子理论的兼容性问题,帮助都十分巨大,这个理论有望成为描述整个宇宙的“万物理论”。可惜的是,现在都处于假设阶段,无法实验验证其真假。



3.暗物质

虽然理论推算出暗物质占整个宇宙总物质的85%,但是到现在都没有找到明确的证据证明它们存在。所以,寻找暗物质,未来仍是科学家们努力的主要方向之一。



二、应用物理学

这方面的前沿研究就比较多了,相对也好现实和取得突破:

1.量子通信

量子通信可以说是现在物理学研究中的热点问题。之前的潘建伟院士主导的墨子号卫星,成功的验证了量子纠缠作为传输密钥的可能性。但是距离实现最安全的量子通信,还有很多路要走。



2.可控核反应

相信看过钢铁侠的人们都觉得tony那个小小的能源反应装置,简直炫酷翻天。现实中虽不可能实现如此小的核反应装置,但是可控核反应,确实科学家们一直努力的方向。



3.常温超导材料

因为零电阻,所以这种材料传输电荷几乎不会发热和耗能。所以,常温下的超导材料研究,也是如今物理学界的前沿领域之一。

4.无线充电技术

不用多做介绍,相信大家都很期待这项技术带给我们的便利。



5.太阳能电池

说句实话,虽然这项技术已经取得了一定很大成功,但是现在的太阳能电池板光电转换效率仍然有待提高。

还有很多前沿的应用物理学领域研究,这里就不一一介绍了。

谢邀。我坚信物理学有其大统一原理。物理大家们,理当深入研究与发展所有的物理原理、法则、理论与模式,构建一整套物理公理集。为此,我给出十个前沿问题。

前沿①:物理测量的最简参照系是什么?

物理任务是要弄清物质的结构特征与运动规律,要以测量为基础,所有参量要以特定参照系为基准。在洛伦兹变换因子γ=1/(1-v²/c²)中,v是原点速度。若选择静态空间为参照系即v=0,则有最简的解析式。

所有参量,诸如光速c、普朗克常数h、引力常数G、玻尔兹曼常数k、电子质量、各元素原子量,所有解析式,诸如薛定谔方程、核反应方程、万有引力定律、麦克斯韦方程、泊松方程、热力学定律,皆以静态空间为参照系,难道都要按弯曲时空参照系更改么?

必须指出,弯曲时空参照系,否定了宇宙真空场的客观实在,否定了位移电流的存在基础,否定了卡西米尔效应,就不可能是一个合格的参照系。所谓相对论提供水星进动或GPS导航参数,而真空漩涡场的自旋与进动,作为与相对论无关的质量本质,才是可靠的测算依据。

前沿②:宇宙真空场是不是物质?

广义相对论否定宇宙真空场,而量子场论认为真空场有零点能,孰是孰非?真空究竟是不是虚无?若真空是一种无形物质,则光的传播不需(以真空为)介质的命题还可信么?否则,又如何解释电容器的位移电流?

前沿③:万有引力的根源是什么?

有人说引力来自质量。那么请问:物质的质量来自什么?究竟是什么导致物质的致密性?为什么费米子或天体呈椭球型?为什么引力与斥力总是抗衡且相辅相成?为什么龙卷风既有吸附力又有甩出力?

前沿④:电子自旋的本质是什么?

塞曼效应与反常塞曼效应,反映了原子光谱的不规则的精细结构,为什么总是与光速有关?据说,银原子通过不均匀磁场,电子自旋同时有顺旋与逆旋(荒唐!),进而纠缠超距论、波函数塌陷论、EPR佯谬、非定域论、非因果论,统称所谓的不确定原理。

不是不确定,而是不清楚:电子以光速自旋,才确定质量m与引力势能Ep=mc²=0.51MeV。质子以光速自旋,才确定质子质量m与引力势能Ep=mc²=938MeV。

正是椭球型自旋,才导致进动或绕旋。正是电子绕旋质子磁场,同时又受外加不均匀磁场作用 ,每次有不同的绕旋频率才有不同的电磁波波长。有不同程度的电磁振荡或切割磁力线,才有不同清晰度的奇数或偶数个的精细谱线。这些都是有序而确定的。

前沿⑤:电磁波波长或光子的本质是什么?

正负两个电子(±e)湮灭了自旋,就变成正负两个光子(±γ),电子的引力势能Ep=mc²变成了光子的动能。光子的引力势能(静能量)是什么?光子究竟有无质量?

前沿⑥:宇宙究竟是固有的还是炸来的?

广义相对论否定宇宙真空场,就不能为宇宙大爆炸提供理据。据说哈勃望远镜见证多普勒红移,是因为发现大量类星体正远离地球而去。可是这无法解释仙女座星系正向银河系蓝移,仅此一个反例就可证伪宇宙大爆炸。

宇宙星体或星系的运动是极其漫长的历史长河,何止短暂的138亿年!我们的地球正处在银河系的一个旋臂上,看到那些类星体的退行:不排除他们正在各自的巨大漩涡场旋转离我们远去,不知还需数百亿年才能朝我们旋转而来而蓝移,或者正在缓慢蓝移的星系没被探测到。我称之为周期性或漩涡性红移。

直觉告诉:宇宙是无边际&无始终的存在形式,宇宙的漩涡真空场无处不在。真空漩涡场提供给各种物质的吸引力与甩斥力。电子与质子有自旋,星体与星系有自转与绕转。

前沿⑦:质密能密究竟是不是均匀分布的?

我认为,空间物质分布的不均衡性,源自粒子自旋时转动惯量不均衡。可以说,万有不均与万有运动互为因果。有差异就有运动,有运动就有差异。自旋与进动互为因果,有自旋就有进动,有进动就有自旋。

量子论提出全同粒子,只是为了避开复杂的多维计算的权宜之计。若要较真全同性,本身也违背自己的不确定原理。

前沿⑧:双缝干涉的机制究竟是什么?

有两个或多个狭缝,就会发生干涉效应,显然是有两个或多个波阵面的波峰会相互叠加或共振。就自干涉效应而言,一个光子(或电子),怎能同时通过两狭缝形成两个波阵面的呢?这的确匪夷所思。

如果因果律不可违背而时间不可倒流,那么唯一正确的解释就是:一个光子刚发射出来就激发了若干个真空漩涡场的场量子,作为第一个波阵面。然后穿越两个狭缝,分别又接续激发出两个波阵面。

可见,光子是电磁振荡激发若干真空涟漪簇,这些真空涟漪(引力子)依次推涌,一个光子是数亿引力子的耦合体。同理,电子自旋与电子进动,也会激发真空涟漪簇。

前沿⑨:量子纠缠的机制究竟是什么?

在墨子号上分发两个量子。一个给地球,一个给月球。每个量子,例如光子或电子,都会激发真空涟漪簇形成波阵面,两个波阵面相互叠加,有诸多叠加态:{波峰,波腰,波谷}×{波峰,波腰,波谷},至少9种可能。其中:波峰×波峰凸显正旋,波谷×波谷凸显逆旋。

显然,叠加态无非是两个以光速运动的真空涟漪碰撞,所需时间t=距离d÷速度c,地月距40万千米,假设在地月之间的中间叠加,所需时间:t=½d/c=2e8/3e8=0.67s:量子纠缠不可能发生超距效应。

由于电流速度也是光速,因此即便有光子计算机,其计算速度不可能超越电子计算机。

前沿⑩:宇宙运动究竟是否遵循熵增加?

如果宇宙无边际,那么宇宙没有外界,宇宙就是一个孤立系统,就该服从热二熵增加定律。但是,有无数的真空漩涡场,有无数的星系或星体漩涡场,有无数的费米子并非降维变成玻色子——有无数的反例。

而熵增加原理适合的孤立系统并不存在,因此,我们有理由提出熵增加与熵减少是相辅相成的,即熵增减才是真相。而万有引力定律,也该修正为万有引斥力原理。

目前物理学最前沿的问题是:人类从自身出发认识理解世间万物的和谐自洽演化性,从理论上理解万物的不相同不重复性,从根本上认识理解物质的存在性因运动而存在,因平衡而运动,和谐自洽皆因动态平衡。物质的质与物质的量都是不同规模的空间运动几何造型,没有不变的质也没有不变的量,也没有最小的型也没有最大的态,无论大小都是运动规模一态。

在动态平衡框架下完善人类对自然的理性理解,解除古往今来的古老神密与现代科学无解神秘,万物从何而来,怎样来又怎样去,万物之间的作用机制与归宿。一切存在为宇宙,一切存在无始终,一切存在因运动:,规模有界运动无界,打破界线为生,达到平衡为灭。有型皆有宿命,无型万古长存。

世间有型万物皆遵守二进制耦合创生规律,都遵守规模态相互动态平衡规则,一切力皆因动态平衡区域调配形为,一切力都存在区域平衡位,处于平衡位的物态体存在相对零作用力。

建立万物演化动态平衡理论体系,修正现代不适不建全的个体理论,共同努力完善人类对自然的认识,创立巜宇宙动态学》。

原创思想,目前物理学最前沿的问题当然是:质疑并回答:物质从何而来?自有人类至今,人类的思想一直被囚禁在物质的囚笼之内,120年来的一切科学家们至今仍是物质思维,他们的标准粒子模型是物质的,宇宙模型也是物质的,从来就不知道需要追问物质从何而来?所以,一场全新的超越物质的物理革命现在进行时。

目前物理学最前沿的问题是

一,疑聚态物理学与介观物理学

二,原子、分子物理学与光学

三,原子核物理学

四,基本粒子物理学与量子场论

五,广义相对论、天体物理学与宇宙学等。

现推荐下列此书给题主,希望我的回答能帮到您。

目前物理学最前沿的问题是:

量子芯片计算机问题,谁掌握了光子计算机的芯片制造,谁就站在了物理学的前沿。

纳米科技问题,谁懂得纳米技术的制造,谁就对量子物理学有更深入的了解。

人造雷电等离子问题,模拟反重力深空探测问题,小型核能技术问题,高能激光问题,深空载人航天技术问题。

完善宏观微观宇宙大统一论。

目前物理学最前沿的是电磁场理论完善,例如电磁弹射器,电磁炮,电磁轨道炮等这些基础上研究质量加速器能够重复使用发射各种卫星,航天器等方便,安全,节能,环保等;另一方面核聚变理论完善,例如小型化,核电池,研究出用无污染,无辐射核能源替代例如氚,氦一3等;彻底解决能源危机。激光武器研究,例知小型化,大功率等建立激光防御系统基地能够摧毁各种太空卫星和天空各种导弹甚至洲际导弹等;包括建立轨道站航天器安装大功率小型化激光武器空天防御系统。

目前人类的物理学还停留在从现象推测根源的时代,也就是说:就是以我为唯一观察角度,理解整个世界的原始思维时代。人们根本就无法从其它角度立体地观察世界,所以才会有前沿不前沿之说。

对不起,水平有限,据说热门问题是弦理论,但说实话,这只是个假说。现在量子力学和相对论都研究一个世纪了,量子力学貌似取得了一些成就,相对论基本就停留在爱因斯坦那,可能说的不对,请大神指教。

永远是能源与动力课题,最终进入一个持久,洁净,安全的无燃料能源科技时代。这些理念就存于久远的太极图中。想得到正确答案与资格。那就去把你手中那双筷子“一分为五”即可。另外,目前看中华民族在这个问题里充当的角色是守护者,而不是开发者。开发者的资质鉴定是东西方科技集于一身并成功融合为一的那个群体。才是能够开发太极图和进入人们向往已久的那个“无燃料能源科技”时代。最后,太极图是一颗可人造的宇宙模型的最原始的图纸。信不信由你。

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