トップ10の奇妙だがクールな物理学のアイデア
興味をそそる知的なパズル
中には面白いアイデアがいっぱい 物理 、特に現代物理学では。 案件 確率の波が宇宙全体に広がる一方で、エネルギーの状態として存在します。存在そのものが、微視的な次元を超えた弦の振動としてのみ存在するのかもしれません。現代物理学において、これらのアイデアの中で最も興味深いものをいくつか紹介します。相対性理論などの本格的な理論もあれば、原則 (理論を構築するための仮定) もあれば、既存の理論的枠組みから導かれる結論もあります。
しかし、すべてが本当に奇妙です。
波動粒子二重性
PASIEKA /サイエンスフォトライブラリ/ゲッティイメージズ
物質と光は、波と粒子の両方の性質を同時に持っています。量子力学の結果は、特定の実験に応じて、波が粒子のような性質を示し、粒子が波のような性質を示すことを明らかにしています。したがって、量子物理学は、粒子が特定の時間に特定の場所に存在する確率に関連する波動方程式に基づいて、物質とエネルギーを説明することができます。
アインシュタインの相対性理論
アインシュタインの相対性理論は、物理法則は観測者がどこにいても、移動速度や加速速度に関係なく、すべての観測者に対して同じであるという原則に基づいています。この一見常識的な原則は、特殊相対性理論の形で局所的な効果を予測し、 重力 一般相対性理論の形の幾何学的現象として。
量子確率と測定問題
量子物理学 シュレディンガー方程式によって数学的に定義されます。 確率 ある点で見つかった粒子の。この可能性はシステムにとって基本的なものであり、単なる無知の結果ではありません。ただし、測定が行われると、明確な結果が得られます。
測定の問題は、測定という行為が実際にこの変化をどのように引き起こすかを理論が完全に説明していないことです。この問題を解決しようとする試みは、いくつかの興味深い理論につながっています。
ハイゼンベルク不確定性原理
物理学者のヴェルナー ハイゼンベルクは、ハイゼンベルグの不確定性原理を開発しました。これは、量子システムの物理的状態を測定する場合、達成できる精度には根本的な限界があることを示しています。
たとえば、粒子の運動量を正確に測定するほど、その位置の測定の精度は低くなります。繰り返しになりますが、ハイゼンベルクの解釈では、これは単なる測定誤差や技術的限界ではなく、実際の物理的限界でした.
量子もつれと非局所性
量子論では、特定の物理システムが「絡み合う」ようになる可能性があります。つまり、それらの状態は、別の場所にある別のオブジェクトの状態に直接関係しています。 1 つのオブジェクトが測定され、シュレーディンガーの波動関数が単一の状態に崩壊すると、他のオブジェクトは対応する状態に崩壊します...オブジェクトがどれだけ離れていても (つまり、非局所性)。
この量子もつれを「遠く離れた不気味な作用」と呼んだアインシュタインは、この概念を彼の EPRパラドックス .
統一場理論
統一場理論は、量子物理学をアインシュタインの一般相対性理論と調和させようとする理論の一種です。
統一場理論の見出しに該当する特定の理論がいくつかあります。 量子重力 、 弦理論 / 超弦理論 / M理論 、およびループ量子重力
ビッグバン
いつ アルバート・アインシュタイン 一般相対性理論を開発し、宇宙の膨張の可能性を予測しました。ジョルジュ・ルメートルは、これは宇宙が一点で始まったことを示していると考えました。 「ビッグバン」という名前は、ラジオ放送中にフレッド・ホイルが理論を嘲笑しながら付けたものです。
1929年、 エドウィン・ハッブル を発見した 赤方偏移 遠方の銀河では、地球から遠ざかっていることを示しています。 1965 年に発見された宇宙背景マイクロ波放射は、ルメートルの理論を支持しました。
暗黒物質と暗黒エネルギー
天文学的な距離を越えて、唯一の重要な 物理学の基本的な力 重力です。ただし、天文学者は、計算と観測が完全に一致していないことに気付きます。
これを修正するために、暗黒物質と呼ばれる物質の検出されない形態が理論化されました。最近の証拠が支持する 暗黒物質 .
他の研究は、存在する可能性があることを示しています 暗黒エネルギー 、 同じように。
現在の推定では、宇宙は 70% の暗黒エネルギー、25% の暗黒物質、 目に見える物質またはエネルギーは、宇宙のわずか 5% にすぎません。
量子意識
量子物理学における測定問題 (上記参照) を解決しようとする試みにおいて、物理学者はしばしば意識の問題に遭遇します。ほとんどの物理学者はこの問題を回避しようとしますが、実験の意識的な選択と実験の結果との間には関連があるようです。
一部の物理学者、特にロジャー ペンローズは、現在の物理学では意識を説明できず、意識自体が奇妙な量子領域とつながっていると信じています。
人間原理
最近の証拠によると、宇宙がわずかに異なっていれば、生命が発達するのに十分な長さは存在しなかったでしょう.偶然に基づいて、私たちが存在できる宇宙の可能性は非常に小さい.
物議を醸している人間原理は、宇宙は炭素ベースの生命が発生できるようにのみ存在できると述べています。
人間原理は興味深いものではありますが、物理的な理論というよりも哲学的な理論です。それでも、人間原理は興味深い知的パズルを提示します。