ห้าปัญหาในวิชาฟิสิกส์ที่ไม่มีบทความที่ชัดเจน

ในหนังสือปี 2549 ที่รวบรวมข่าวมากมายเกี่ยวกับการโจมตีทฤษฎีสตริงแบบโง่ๆ นักเขียนและนักฟิสิกส์ Lee Smolin ได้ให้รายชื่อ “ปัญหาใหญ่ 5 ประการในฟิสิกส์เชิงทฤษฎี” มีหลายสิ่งที่น่ารังเกียจเกี่ยวกับรายการนี้ เริ่มจากการใช้บทความที่ชัดเจนในชื่อ ซึ่งบอกเป็นนัยว่าผู้คนที่ไม่ได้ทำงานเกี่ยวกับปัญหาเหล่านี้ (นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีส่วนใหญ่) กำลังทำงานเกี่ยวกับปัญหาที่ไม่ยิ่งใหญ่ แต่สำหรับฉันแล้ว สิ่งที่น่าขยะแขยงที่สุดคือมีเพียงหนึ่งในห้าปัญหาเท่านั้นที่ฉันเชื่อว่าสามารถแก้ไขได้ด้วยการทดลองในที่สุด

นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ไม่พิจารณาปรากฏการณ์ที่จะเข้าใจ

จนกว่าจะมีทั้งการทดลองที่ทำซ้ำได้และคำอธิบายทางทฤษฎีเชิงปริมาณ ปัญหาทางฟิสิกส์เพียงอย่างเดียวที่ไม่มีทั้งสองด้านคือปัญหาที่ไม่เกี่ยวข้องกับการทดลอง เรามีชื่อสำหรับปัญหาดังกล่าว: คณิตศาสตร์

อย่างไรก็ตาม รายชื่อหนังสือเป็นแรงบันดาลใจให้ฉันคิดรายชื่อของตัวเองขึ้นมา นี่คือ “ห้าปัญหาใหญ่ในฟิสิกส์เชิงทฤษฎี” ของฉันโดยไม่มีบทความที่ชัดเจน:

PAUL FENDLEY ในวิชาฟิสิกส์ การทำความเข้าใจต้องใช้ทั้งการทดลองและคำอธิบายทางทฤษฎีเชิงปริมาณ

นีล เฟนด์ลีย์

1. อธิบายสสารมืดและพลังงานในจักรวาล

ปัญหานี้เป็นหนึ่งในห้าของ Smolin ที่จะได้รับการแก้ไขในชีวิตของฉัน มันเป็นสองปัญหาที่เกี่ยวข้องกัน นักดาราศาสตร์สังเกตว่าแรงโน้มถ่วงที่เราเข้าใจในทางทฤษฎีไม่ได้อธิบายถึงการหมุนของดาราจักร เว้นแต่จะมีสสารมากมายที่เรามองไม่เห็น สิ่งนี้เรียกว่าสสารมืด 

ในทำนองเดียวกัน ในมาตราส่วนระยะทางไกลที่น่าตกใจ นักดาราศาสตร์สังเกตได้ว่าแสงโดยรวมไม่หักงอ 

แม้ว่าแรงโน้มถ่วงจะทำให้แสงโค้งงอก็ตาม วิธีเดียวที่จะสอดคล้องกับนิวตันและไอน์สไตน์คือจักรวาลจะมีความหนาแน่นของพลังงานที่แม่นยำ พลังงานมืดเป็นชื่อเรียกของเราสำหรับพลังงานพิเศษนี้ สำหรับทั้งสสารมืดและพลังงาน เราต้องหาว่าสิ่งนี้คืออะไร หรือเราต้องหาวิธีขยายงานของนิวตันและไอน์สไตน์

2. อธิบายการนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง

แม้จะเพิกเฉยต่อการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง ความเป็นตัวนำยิ่งยวดก็เป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ที่ยอดเยี่ยมที่สุด (ตามตัวอักษรและเปรียบเปรย) ในฟิสิกส์ควอนตัม เป็นเรื่องยากที่จะไม่ประทับใจกับการทดลองที่ให้กระแสไฟเป็นเวลาหลายปีโดยไม่ใช้แบตเตอรี่ เราเข้าใจในทางทฤษฎีถึงลักษณะของตัวนำยิ่งยวด: อิเล็กตรอนที่มีโมเมนตัมตรงกันข้ามก่อตัวเป็นสถานะควอนตัมที่ผิดปกติซึ่งมีพลังงานเป็นศูนย์เรียกว่าคู่คูเปอร์ แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นมานานแล้วเฉพาะในอุณหภูมิที่ต่ำมากเท่านั้น ซึ่งยากที่จะทำได้นอกห้องแล็บ ดังนั้นฮิสทีเรียมวลในรูปแบบฟิสิกส์จึงเกิดขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1980 เมื่อพบวัสดุที่เป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง “สูง” ที่นี่ยังคงค่อนข้างเย็น แต่สูงกว่าอุณหภูมิของไนโตรเจนเหลว ซึ่งหมายความว่าเป็นหวัดได้ง่าย สำหรับตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง

3. อธิบายปรากฏการณ์ “ฮิกส์” ในแบบจำลองมาตรฐาน

มีการใช้จ่ายเงินหลายพันล้าน (ในหน่วยสกุลเงินใดก็ได้) เพื่อสร้าง Large Hadron Collider ซึ่งเป็นเครื่องเร่งขนาดมหึมาในสวิตเซอร์แลนด์และฝรั่งเศส คำอธิบายว่าทำไมจึงมักเริ่มต้นด้วย “เรากำลังพยายามทำความเข้าใจว่าอะไรให้มวลของอนุภาค” ตามแบบจำลองมาตรฐานที่ประสบความสำเร็จซึ่งอธิบายฟิสิกส์ควอนตัมในระยะทางที่สั้นที่สุดที่สังเกตได้ ในระยะทางที่สั้นกว่านั้น (หรือพลังงานที่สูงกว่า) มีความสมมาตรที่ต้องใช้อนุภาคที่ไม่มีมวลอย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากเรารู้ว่าอนุภาคมีมวล บางอย่างต้องทำลายสมมาตรนี้ ผู้สมัครที่ง่ายที่สุดคืออนุภาคที่เรียกว่า Higgs boson ซึ่งอาจมีหรือไม่มีก็ได้ LHC ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ไปในระยะทางที่สั้นพอที่จะค้นหา หรือค้นหาอะไรก็ตามที่ทำลายสมมาตรนี้ นักทฤษฎีหวังว่าจะเป็นอย่างหลัง – มันจะน่าสนใจกว่ามาก

4. หาวิธีสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม

มีปัญหาง่ายๆ มากมายที่แม้แต่คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดก็แก้ไขไม่ได้ ตัวอย่างเช่น การเข้ารหัสบนเว็บต้องอาศัยความสามารถของคอมพิวเตอร์ในการแยกตัวเลขจำนวนมากให้เป็นจำนวนเฉพาะ ข้อเสนอที่รุนแรงในการแก้ปัญหานี้และปัญหาที่ยากจะคำนวณอื่นๆ คือการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม โดยที่แต่ละบิตปฏิบัติตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัม ควอนตัมบิตนั้นสร้างและควบคุมได้ยากมาก ดังนั้นคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันจึงมีบิตเพียงไม่กี่บิตเท่านั้น การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เหมาะสมนั้นฟังดูเหมือนปัญหาในการทดลอง แต่ขณะนี้เรายังห่างไกลจากเป้าหมายของเรามากจนต้องใช้แนวคิดใหม่ที่ยอดเยี่ยมจากนักทฤษฎีและนักทดลองเพื่อพัฒนาสาขานี้ให้ก้าวหน้ายิ่งขึ้น

5. พูดสิ่งดีๆ เกี่ยวกับงานของคุณโดยไม่ติเตียนผู้อื่น

รายการของคุณอาจจะแตกต่างจากของฉัน การจัดลำดับความสำคัญที่หลากหลายในศาสตร์ใดก็ตามถือเป็นจุดแข็ง การศึกษาปัญหาหนึ่งมักช่วยแก้ปัญหาอีกปัญหาหนึ่งได้ ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีของปรากฏการณ์ฮิกส์ถูกเข้าใจเป็นครั้งแรกในบริบทที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง นั่นคือ ตัวนำยิ่งยวด

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> ยูฟ่าสล็อต