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4個真實存在,卻無法解釋的物理問題,每個都困擾科學界近百年
2023/02/13

縱覽人類文明數千年的發展歷程,真正開始發生質變的,其實是發生在18世紀下半葉的第一次工業革命,這次的生產力變革不僅改變了人類的生活方式,還確定了科學對人類的幫助。

而在整個科學領域中,物理絕對是最讓人無法忽視的學科,因為它是人類認識世界、探索世界的橋梁。

但是,對于一些問題即便是它也無法給出合理、科學的解釋。下面就來看看四個讓科學界束手無策近百年,甚至現在還是未解之謎的物理問題。

一、正反物質不對稱之謎

1927年12月,物理學家保羅·狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac)在研究狄拉克方程時,意外的發現正解中竟然出現了負能量結果,從而提出了反物質的概念。

之后的科學家發現,如果將正物質和反物質放到一起,那麼它們就會發生湮滅反應,產生極為巨大的能量,并且散發出耀眼的光芒。

其實不論是通過「狄拉克方程」推導,還是以人類正常思維思考,反物質的地位和正物質的地位都應該是相同的,并不存在誰比誰高級,或者誰比誰優先的說法。

簡單的來說,正物質和反物質不論是數量還是其中蘊含的能量,都應該是相等和平衡的。也就意味著,若宇宙最初產生的正反物質相等,即便過了130多億年,兩者的應該還是相等的。

然而現實卻并不是這樣。根據科學家的研究和計算,宇宙中正物質的數量和反物質的數量懸殊極大,甚至只見正物質不見反物質。

會不會是反物質全部聚集在宇宙某處,從而導致人類沒有發現呢?這種可能性在發現問題之初就被排除了,因為正反物質在一起會湮滅,放出巨大能量和耀眼光芒,但是宇宙中并沒有發現這樣的區域。

迄今為止,正反物質不對稱之謎還在困擾繞著整個科學界,雖然不少科學家提出了各種猜想,但是這些猜想統統有難以自洽的地方。

二、暗物質之謎

經過對宇宙數千年的觀察和研究,我們知道宇宙中的一切都在不停的運動,沒有真正靜止的東西,即靜止是相對的、運動是絕對的,就連動輒幾十萬光年的星系也不例外。

在對物體運動的研究中,科學家們套用牛頓力學總結出了天體公轉速度和到星系中心距離的關系,也就是隨著到星系中心距離的不斷增加,天體繞星系中心公轉的速度會先增加然后再降低。

然而,觀測結果卻和理論結果大相徑庭。在距離小的時候,確實和科學家們計算出的一樣,可一旦距離超過某個特定數值,觀測結果就會和理論結果完全相反。

對于這種奇異的現象,科學家們認為和宇宙中的暗物質有關,正是它改變了天體運行的規律,使得觀測結果和理論結果不符。

根據科學家的研究,暗物質是均勻分布在宇宙中的各個角落的,并且它們的數量至少是可見物質的五倍以上。

雖然知道它們數量很多并且無處不在,但是暗物質的本質究竟是什麼,人類至今仍然是一無所知。

三、中子壽命之謎

1932,英國物理學家詹姆斯·查德威克(James Chadwick)在原子核中發現了中子,打開了原子能時代的大門,而他本人也因此獲得了1935的諾貝爾獎。

在對中子進行研究時,科學家們意外的發現中子也有「壽命」,也就是它的衰變期。目前,測量中子壽命主要有兩個辦法,一個是將部分中子放到密封的容器中,然后定時查看剩余數量,這種方法測得的壽命是14分39秒。

而第二個則是通過中子束,計算單位時間內產生的中子數量,這種方法測得的壽命是14分48秒。

估計大家都發現了,明明實驗對象都是中子,但就因為實驗方法不同,卻得到了相差9秒的實驗結果。

科學家們對此也是非常疑惑,要知道客觀事實肯定不會因測量方法而改變,所以這就出現了兩種可能,第一,實驗方法有一個是錯的。第二,中子衰變過程可能隱藏人類尚不知道的秘密,從而導致測量結果出現偏差。

所以直到今天,不僅9秒誤差困擾著科學家們,中子的衰變周期同樣同樣一直困擾著科學家們。

四、地磁之謎

迄今為止,人類發現并認識地磁已經有近兩千多年的時間了。而到了現代,在先進設備的幫助下人類對它的研究更是深入,但它還是隱藏著許多讓人束手無策的謎團。

例如,通過測量設備科學家們發現,近些年地球磁場正在不斷的偏移,而且偏移的速度還非常的快,這使得科學家們不得不緊急修改地磁模型。

當然了,地磁偏移雖然聽著非常嚇人,并且確實也會造成嚴重后果,但其實它并不是極為罕見的現象,因為早在1906年的時候,科學家們就發現地磁曾經偏移過。

1962年,通過對地層種種細節的研究,科學家們認為在78萬年前,地磁曾有過一次巨大的逆轉,這次逆轉持續了大約近萬年的時間,然后才變成了今天我們觀測到的狀態。

雖然說地磁偏轉不是罕見的現象,但它為什麼會偏轉,并且偏轉究竟有沒有什麼規律,卻是人類至今難解的謎。

更為主要的是,通過對地質的研究,科學家們發現近百萬年地磁偏轉的次數和速度,遠遠超過幾億和幾十億年之前。至于為什麼會這樣,科學家們也無法給合理的解釋。

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