Читать “Пять нерешенных проблем науки” – Уиггинс Артур, Уинн Чарлз – Страница 1
Артур Уиггинс, Чарлз Уинн
Пять нерешенных проблем науки
Предисловие
Мы, ЛЮДИ, ютимся на обломке скалы под названием ««планета», обращающейся вокруг ядерного реактора под названием ««звезда», которая входит в огромное собрание звезд под названием «Галактика», а та в свою очередь — часть скоплений галактик, составляющих Вселенную. Наше состояние, именуемое нами жизнью, присуще множеству иных организмов на этой планете, но, похоже, мы одни обладаем орудием ума для постижения Вселенной и всего, чем она располагает. Свои усилия по выяснению природы Вселенной мы подводим под понятие науки. Такое понимание дается нелегко, и путь к нему долог. Однако успехи налицо.
Данная книга поведает читателю о крупнейших нерешенных проблемах науки, над которыми работают сегодня ученые. При всем изобилии экспериментальных данных их оказывается недостаточно, чтобы подтвердить ту или иную гипотезу.
Мы обсуждаем здесь также нерешенные проблемы в основных отраслях естествознания, руководствуясь в своем выборе степенью их значимости, трудности, широты охвата и масштабом последствий. Наряду с ними мы включили в книгу краткий обзор и некоторых других проблем в каждой из затронутых отраслей знания, а также «Список идей», где читатель найдет дополнительные сведения о подоплеке некоторых нерешенных проблем. Наконец, мы привели «Источники для углубленного изучения», где перечислены информационные ресурсы, призванные помочь больше узнать о заинтересовавших вас предметах.
Особой благодарности заслуживают Кейт Бредфорд, старший редактор издательства Wiley, первый подавший мысль о такой книге, и наш литературный агент Луиза Кетц за ее неизменные слова поддержки.
Глава 1. Видение науки
Ведь человеку образованному свойственно добиваться точности для каждого рода [предметов] [1]в той степени, в какой это допускает природа предмета. Одинаково [нелепые] кажется и довольствоваться пространными рассуждениями математика, и требовать от ритора строгих доказательств.
Аристотель
Наука ≠ техника
Разве наука и техника не одно и то же? Нет, они различны.
Хотя техника, определяющая современную культуру, развивается благодаря постижению наукой Вселенной, техника и наука руководствуются разными побуждениями. Рассмотрим основные различия между наукой и техникой. Если занятия наукой вызваны желанием человека познать и понять Вселенную, то технические новшества — стремлением людей изменить условия своего существования, чтобы добыть себе пропитание, помочь другим, а нередко и совершить насилие ради личной выгоды.
Люди зачастую одновременно занимаются «чистой» и прикладной наукой, но в науке можно вести фундаментальные исследования без оглядки на конечный результат.
Британский премьер — министр Уильям Гладстон заметил как-то Майклу Фарадею по поводу его основополагающих открытий, связавших воедино электричество и магнетизм: «Все это весьма занятно, но каков в этом прок?» Фарадей ответил: «Сэр, я не знаю, но однажды вы от этого выгадаете». Почти половину нынешнего богатства развитым странам принесла связь электричества с магнетизмом.
Прежде чем научные достижения станут достоянием техники, требуется принять во внимание дополнительные соображения: разработка какого устройства возможна, что допустимо построить (вопрос, по сути, относящийся к области этики). Этика же принадлежит к совершенно иной области умственной деятельности человека: гуманитарным наукам. Основное различие между естествознанием и гуманитарными науками состоит в объективности. Естествознание стремится изучать поведение Вселенной по возможности объективно, тогда как перед гуманитарными науками такой цели или требования нет. Перефразируя слова ирландской писательницы XIX века Маргарет Волф Хангерфорд, можно сказать: «Красота [и истина, и справедливость, и благородство, и…] видится всеми по-разному».
Наука далеко не монолитна. Естественные науки заняты изучением как окружающей среды, так и самих людей, поскольку они функционально подобны иным формам жизни. А гуманитарные науки исследуют рациональное (эмоциональное) поведение людей и их установки, которые необходимы им для социального, политического и экономического взаимодействия. На рис. 1. 1 графически представлены эти взаимосвязи.
Как бы ни способствовало такое стройное изложение пониманию существующих связей, действительность всегда оказывается значительно сложнее. Этика помогает определить, что исследовать, какие исследовательские методы, приемы использовать и какие эксперименты недопустимы ввиду таящейся в них угрозы благополучию людей. Политэкономия и политология также играют огромную роль, поскольку наука может изучать лишь то, что культура склонна поощрять как орудия производства, рабочую силу или что — то, политически приемлемое.
Рис. 1.1. Сферы умственной деятельности
Механизм работы науки
Успех науки в изучении Вселенной складывается из наблюдений и выдвижения идей.
Такого рода взаимообмен именуют научным методом (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Научный метод
В ходе наблюдения то или иное явление воспринимается органами чувств при помощи приборов или без них. Если в естествознании наблюдения ведутся за множеством подобных предметов (например, атомов углерода), то науки о человеке имеют дело с меньшим числом различных субъектов (например, людей, пусть даже однояйцевых близнецов).
После сбора данных наш ум, стремясь их упорядочить, начинает строить образы или объяснения. В этом и заключается работа человеческой мысли. Данный этап именуют этапом выдвижения гипотезы. Построение общей гипотезы на основе полученных наблюдений ведется посредством индуктивного умозаключения, которое содержит обобщение и поэтому считается самым ненадежным видом умозаключения. И как бы ни пытались искусственно строить выводы, в рамках научного метода подобного рода деятельность ограничена, поскольку на последующих этапах гипотеза сталкивается с действительностью.
Зачастую гипотеза целиком или отчасти формулируется на языке, отличающемся от обиходной речи, языке математики. Для приобретения математических навыков требуется приложить большие усилия, иначе несведущим в математике людям при объяснении научных гипотез понадобится перевод математических понятий на повседневный язык. К сожалению, при этом смысл гипотезы может существенно пострадать.
После построения гипотезу можно использовать для предсказания некоторых событий, которые должны произойти, если гипотеза верна. Такое предсказание выводится из гипотезы посредством дедуктивного умозаключения. Например, второй закон Ньютона гласит, что F = mа. Если m равно 3 единицам массы, а а — 5 единицам ускорения, то F должна равняться 15 единицам силы. Выполнение математических расчетов на данном этапе могут взять на себя вычислительные машины, работающие на основе дедуктивного метода.
Следующий этап — проведение опыта, чтобы выяснить, подтверждается ли предсказание, сделанное на предыдущем этапе.
Некоторые опыты провести довольно просто, но чаще — крайне затруднительно. Даже изготовив сложное и дорогостоящее научное оборудование для получения весьма ценных данных, нередко бывает нелегко найти деньги, а затем запастись терпением, необходимым для обработки и осмысления огромного массива этих данных. Естествознание обладает преимуществом: здесь можно обособить изучаемый предмет, тогда как наукам о человеке и обществе приходится иметь дело с многочисленными переменными, зависящими от различных взглядов (пристрастий) многих людей.
| Список | Эта страница по шкале оценок статей Проекта:Физика имеет уровень «список» . | |
Высокая | Важность этой страницы для проекта Физика : высокая | |
г. Уэллс вообразил в своей книге «Война миров» захват Земли марсианами, которые использовали лучи смерти, способные без труда проходить через кирпичи, сжигать леса, и
Проблемы унификации
В 1947 году только что окончивший аспирантуру Брайс Девитт встретился с Вольфгангом Паули и рассказал, что работает над квантованием гравитационного поля. Девитт не понимал, почему две великие концепции XX века – квантовая физика и общая теория
С появлением более чувствительных датчиков, возможно, удастся обнаружить распад протона или же придется отодвинуть нижнюю границу периода его полураспада.
Однако теоретические исследования облика сложных молекул, особенно биологически важных, пока не проводились. Один из аспектов данной проблемы – укладка белков, рассматриваемая в Списке идей, 8.
: Список идей, 9. Генетические технологии).
лет назад на Землю упал огромный метеорит (примерно 10 км в поперечнике). Произведенный им удар поднял огромные облака пыли, которые стали помехой фотосинтезу, что привело к гибели многих растений, а значит, и составляющих одну пищевую цепочку животных, вплоть до громадных, но уязвимых динозавров. Подтверждение этой гипотезы – большой метеоритный кратер, обнаруженный в южной части Мексиканского залива в 1993 году. Возможно ли, что и предыдущие вымирания были следствием подобных столкновений? Исследования и споры продолжаются.
статью Крика и Коха «Проблема сознания» [В мире науки. 1992. № 11–12]).
лет, наступали примерно каждые 100 тыс. лет. Ледники надвигаются и отступают по всему северному умеренному поясу, оставляя памятные знаки в виде рек, озер и морей. 30 млн. лет назад, когда по Земле бродили динозавры, климат был значительно теплее нынешнего, так что деревья росли даже вблизи Северного полюса. Как уже говорилось в гл. 5, температура земной поверхности зависит от равновесного состояния приходящей и уходящей энергий. Многие факторы влияют на это равновесие, включая излучаемую Солнцем энергию, обломки в космосе, между которыми пробирается Земля, падающее излучение, изменения земной орбиты, атмосферные изменения и колебания в количестве излучаемой Землей энергии (альбедо).
Многие факторы вызывают извержения вулканов. Нет единого теоретического подхода, который был бы верен для всех вулканов.
Мощные телескопы обнаружили более 70 планет за пределами Солнечной системы, но большинство из них величиной с Юпитер или крупнее. По мере совершенствования телескопов удастся отыскать и другие планеты, что поможет определить, какая из математических моделей больше соответствует действительности.
гл. 6) делает эту величину более неопределенной.
При всей своей умозрительности данная идея дает широкий простор для всевозможных домыслов. Более подробно о множественных вселенных можно узнать из книги Мартина Риса Наша космическая обитель.
Столкновение с небесным телом размером 10 км в поперечнике, вероятно, и привело к исчезновению динозавров на рубеже меловой и третичной эпох 65 млн. лет назад. Хотя тело такого размера может появиться лишь раз в 100 млн. лет, на Земле уже предпринимают шаги, чтобы не быть застигнутыми врасплох. Разрабатываются проекты «Околоземные объекты» (NEOs) и «Наблюдение за околоземными астероидами» (NEAT), в соответствии с которыми к 2010 году удастся отслеживать 90 % астероидов с поперечником более 1 км, общее число которых, по различным оценкам, находится в пределах 500-1000. Другая программа, «Spacewatch», осуществляемая Аризонским университетом, состоит в наблюдении за небом в поисках возможных «кандидатов» на столкновение с Землей.
Это равносильно вопросу, что находится северней Северного полюса. Или, как бы выразилась американская писательница Гертруда Стайн, нет никакого «затем» затем. Но подобные трудности не останавливают теоретиков. Возможно, до «большого взрыва» время было мнимым; вероятно, не было вообще ничего, и Вселенная возникла из флуктуации вакуума; или же произошло столкновение с другой «браной» (см. затронутый ранее вопрос о множественных вселенных). Таким теориям трудно найти экспериментальное подтверждение, поскольку огромная температура первоначального огненного шара не допускала создания каких – либо атомных или субатомных образований, которые могли бы существовать до начала расширения Вселенной.
Обычно приводимая историками формулировка «Сущностей не следует умножать без необходимости» (entia non sunt multiplicandasine necessitate) – в сочинениях Оккама не встречается (это слова Дюрана из Сен-Пурсена, ок. 1270–1334 – французского богослова и доминиканского монаха; очень схожее выражение впервые встречается у французского монаха-францисканца Одо Риго, ок. 1205–1275).
Составил несколько детальные атласов фотографий Луны. Выявил много двойных звезд и белых карликов.
Размер измеряемой ячейки на небе равен 0,2×0,2°, что сразу сказалось на точности небесные карт. Во много раз повысилась и чувствительность приемной аппаратуры. Например, массив данных СОВЕ, полученных за 4 года, в новом эксперименте набирается всего за 10 дней.
Эти явления наиболее полно объясняет кометная гипотеза, согласно которой они были вызваны вторжением в земную атмосферу небольшой кометы, двигавшейся с космической скоростью. По современным представлениям, кометы состоят из замерзших воды и различных газов с примесями включений никелистого железа и каменистого вещества. Г. И. Петров в 1975 году определил, что «тунгусское тело» было весьма рыхлым и не более чем в 10 раз превышало плотность воздуха у поверхности Земли. Оно представляло собой рыхлый ком снега радиусом 300 м и плотностью менее 0,01 г/см. На высоте около 10 км тело превратилось в газ, рассеявшийся в атмосфере, что объясняет необычайно светлые ночи в Западной Сибири и в Европе после этого события. Упавшая на землю ударная волна вызвала повал леса.
Токлас» (1933). Стайн принадлежит выражение «потерянное поколение» (на рус. яз.: Стайн Г. Автобиография Элис Б. Токлас. СПб., 2000; Стайн Г. Автобиография Элис Б. Токлас. Пикассо. Лекции в Америке. М., 2001). 27-30 марта 2011 года сведения из статьи «Нерешённые проблемы современной физики » появлялись на заглавной странице в колонке «Знаете ли вы ». В колонке был представлен текст: «Есть мнение, что количество нерешённых проблем современной физики за последние десятилетия сократилось на четыре пункта»
.С полным выпуском колонки можно ознакомиться в архиве рубрики «Знаете ли вы» . |
Статья является переводом соответствующей английской версии. Лев Дубовой 09:51, 10 марта 2011 (UTC)
Эффект «Пионера» [ править код ]
Нашли объяснение эффекту Пионера . Стоит убрать теперь его из списка? Русские идут! 20:55, 28 августа 2012 (UTC)
Объяснений эффекту есть много, ни одно из них не является на данный момент общепризнанным. Имхо пусть повисит пока:) Evatutin 19:35, 13 сентября 2012 (UTC) Да, но, как я понял, это первое объяснение, которое согласуется с наблюдаемым отклонением в скорости. Хотя я согласен, что надо подождать. Русские идут! 05:26, 14 сентября 2012 (UTC)
физика элементарных частиц [ править код ]
Поколения материи:
Зачем нужны три поколения частиц, до конца всё-таки неясно.
Не ясна иерархия констант связей и масс этих частиц. Не ясно, есть ли еще другие поколения, кроме этих трёх. Неизвестно, существуют ли другие частицы, о которых мы не знаем. Не ясно, почему бозон Хиггса, только что открытый на Большом Адроном Коллайдере, такой легкий. Есть и другие важные вопросы, на которые Стандартная Модель не дает ответа.
Не ясна иерархия констант связей и масс этих частиц. Не ясно, есть ли еще другие поколения, кроме этих трёх. Неизвестно, существуют ли другие частицы, о которых мы не знаем. Не ясно, почему бозон Хиггса, только что открытый на Большом Адроном Коллайдере, такой легкий. Есть и другие важные вопросы, на которые Стандартная Модель не дает ответа.Частица Хиггса [ править код ]
Частицу Хиггса тоже уже нашли. –195.248.94.136 10:51, 6 сентября 2012 (UTC)
Пока физики осторожничают с выводами, возможно он не один там, исследуются разные каналы распада – имхо пусть пока повисит… Evatutin 19:33, 13 сентября 2012 (UTC) Только решённые проблемы, бывшие в списке, перемещаются в раздел Нерешённые проблемы современной физики#Проблемы, решённые за последние десятилетия .–Arbnos 10:26, 1 декабря 2012 (UTC)
Масса нейтрино [ править код ]
Известно давно. Но ведь раздел и называется Проблемы, решённые за последние десятилетия – кажется, что была проблема решена не так давно, после находящихся в списке порталов.
–Arbnos 14:15, 2 июля 2013 (UTC)
Проблема горизонта [ править код ]
Это ты называешь “одинаковая температура”: http://img818.imageshack.us/img818/1583/img606x341spaceplanck21.jpg ??? Это тоже самое что сказать “Проблема 2+2=5”. Это вовсе не проблема, так как это неверное утверждение в корне.
- Думаю будет полезен новый ролик “Space” : http://video.euronews.com/flv/mag/130311_SESU_121A0_R.flv
Законы аэрогидродинамики [ править код ]
Предлагаю добавить ещё одну нерешённую проблему в список – причём даже относящуюся к классической механике, которая обычно считается совершенно изученной и простой. Проблема резкого несоответствия теоретических законов аэрогидродинамики экспериментальным данным. Результаты моделирования, выполняемого по уравнениям Эйлера, не соответствует результатам, получаемым в аэродинамических трубах. В итоге в аэрогидродинамике сейчас вообще нет рабочих систем уравнений, по которым можно было бы делать аэродинамические расчёты.
Есть ряд эмпирических уравнений, которые неплохо описывают эксперименты лишь в узких рамках ряда условий и нет возможности делать расчёты в общем случае.
Ситуация даже абсурдная – в XXI веке все разработки по аэродинамике ведутся через испытания в аэродинамических трубах, в то время как во всех остальных областях техники давно обходятся лишь точными расчётами, не перепроверяя их потом экспериментально. 62.165.40.146 10:28, 4 сентября 2013 (UTC) Валеев Рустам
Не надо, задач, для которых не хватает вычислительных мощностей, хватает и в других областях, в термодинамике, например. Принципиальных сложностей нет, просто модели чрезвычайно сложны. –Renju player 15:28, 1 ноября 2013 (UTC)
Несуразицы [ править код ]
ПЕРВАЯЯвляется ли пространство-время принципиально непрерывным или дискретным?
Очень плохо сформулирован вопрос. Пространство-время либо непрерывное, либо дискретное. Пока ответить на этот вопрос современная физика не может.
В этом и состоит проблема.
Но в данной формулировке спрашивается совершенно другое: тут оба варианта берутся как единое целое «непрерывным или дискретным » и спрашивается: «Является ли пространство-время принципиально непрерывным или дискретным ?». Ответ – да, пространство-время является непрерывным или дискретным. И у меня возникает вопрос, а зачем было такое спрашивать? Нельзя так формулировать вопрос. Видимо, автор плохо пересказал Гинзбурга. И что имеется ввиду под «принципиально »? >> Kron7 10:16, 10 сентября 2013 (UTC)
Можно переформулировать как “Является ли пространство непрерывным или оно дискретно?”. Такая формулировка вроде бы исключает приведённый Вами смысл вопроса. Dair T”arg 15:45, 10 сентября 2013 (UTC) Да, это совсем другое дело. Поправил. >> Kron7 07:18, 11 сентября 2013 (UTC)
Да, пространство-время является дискретным, так как непрерывным может быть только абсолютно пустое пространство, а пространство-время далеко не является пустым
;ВТОРАЯОтношение инерциальная масса/гравитационная масса для элементарных частиц В соответствии с принципом эквивалентности общей теории относительности, отношение инертной массы к гравитационной для всех элементарных частиц равно единице.В частности, мы не знаем, каков будет вес макроскопического куска антивещества известной массы .
Однако, экспериментального подтверждения этого закона для многих частиц не существует.Как понимать это предложение? >> Kron7 14:19, 10 сентября 2013 (UTC)
Вес, как известно, это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Масса измеряется в килограммах, вес в ньютонах. В невесомости тело массой в один килограмм будет иметь нулевой вес. Вопрос о том, каков будет вес куска антивещества заданной массы, таким образом, не является тавтологией. –Renju player 11:42, 21 ноября 2013 (UTC)
Ну что там непонятного? И надо снять вопрос: чем отличается пространство от времени? Яков176.49.146.171 19:59, 23 ноября 2013 (UTC)И надо убрать вопрос о машине времени: это антинаучная ахинея. Яков176.49.75.100 21:47, 24 ноября 2013 (UTC)
Гидродинамика [ править код ]
Гидродинамика – один из разделов современной физики, наряду с механикой, теорией поля, квантовой механикой и др.
Кстати, методы гидродинамики активно используются и в космологии, при изучении проблем мироздания, (Ryabina 14:43, 2 ноября 2013 (UTC))
Вы, возможно, путаете сложность вычислительных задач с принципиально нерешенными проблемами. Так, задача N тел до сих пор не решена аналитически, в ряде случаев представляет существенные сложности при приближённом численном решении, но никаких принципиальных загадок и тайн мироздания не содержит. В гидродинамике нет сложностей принципиальных, есть только вычислительные и модельные, зато в изобилии. В общем, давайте аккуратнее разделять тёплое и мягкое. –Renju player 07:19, 5 ноября 2013 (UTC)
Вычислительные проблемы относятся к нерешённым вопросам математики, а не физики. Яков176.49.185.224 07:08, 9 ноября 2013 (UTC)
Минус-вещесво [ править код ]
К теоретическим вопросам физики я бы добавил гипотезу о минус-веществе. Гипотеза эта чисто математическая : масса может иметь отрицательное значение. Как всякая чисто математическая гипотеза она логически непротиворечива.
Но, если взять философию физики, то в этой гипотезе содержиться замаскированный отказ от детерминированности. Хотя, возможно, есть ещё неоткрытые законы физики, описывающие минус-вещество. –Яков 176.49.185.224 07:08, 9 ноября 2013 (UTC)
Шо цэ такэ? (откуда взяли?) –Tpyvvikky ..у математиков и время может быть отрицательным.. и шо теперь
Сверхпроводимость [ править код ]
Какие проблемы с БКШ , что в статье написано про отсутствие «полностью удовлетворительной микроскопической теории сверхпроводимости»? Ссылка при этом на учебник 1963 года издания, чуть-чуть устаревший источник для статьи о современных проблемах физики. Я пока этот пассаж убираю. –Renju player 08:06, 21 августа 2014 (UTC)
Холодный ядерный синтез [ править код ]
“Каково объяснение спорных докладов об избыточном тепле, излучении и трансмутациях?” Объяснение в том, они недостоверны/неверны/ошибочны. Во всяком случае, по стандартам современной науки. Ссылки мёртвые. Удалено. 95.106.
188.102 09:59, 30 октября 2014 (UTC)
Копия [ править код ]
Копия статьи http://ensiklopedia.ru/wiki/%D0%9D%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%88%D1%91%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D1%8B_%D1%81%D0%BE%D0%B2%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B8 .–Arbnos 00:06, 8 ноября 2015 (UTC)
Абсолютное время [ править код ]
Согласно СТО нет никакого абсолютного времени, поэтому вопрос о возрасте Вселенной (да и о будущем Вселенной) не имеет смысла. 37.215.42.23 00:24, 19 марта 2016 (UTC)
Боюсь, вы не в теме. Soshenkov (обс.) 23:45, 16 марта 2017 (UTC)
Гамильтонов формализм и дифференциальная парадигма Ньютона [ править код ]
1. Является ли самой фундаментальной проблемой физики тот удивительный факт, что (до сих пор) все фундаментальные теории выражаются через гамильтонов формализм?
2. Является ли ещё более удивительным и совершенно необъяснимым фактом зашифрованная во второй анаграмме гипотеза Ньютона о том, что законы природы выражаются через дифференцитальные уравнения ? Является ли эта гипотеза исчерпывающей или она допускает иные математические обобщения?
3.
Проблема биологической эволюции – следствие фундаментальных физических законов, или это самостоятельный феномен? Не является ли феномен биологической эволюции прямым следствием дифференциальной гипотезы Ньютона? Soshenkov (обс.) 23:43, 16 марта 2017 (UTC)
Пространство, время и масса [ править код ]
Что такое “пространство” и “время”? Каким образом массивные тела “искривляют” пространство и влияют на время? Каким образом “искривлённое” пространство взимодействует с телами, вызывая всемирное тяготение, и фотонами, изменяя их траекторию? И при чём тут энтропия?
(Пояснение. ОТО даёт формулы, по которым можно, например, рассчитать релятивистские поправки для часов глобальной навигационной спутниковой системы, но она даже не ставит перечисленные вопросы. Если рассматривать аналогию с термодинамикой газа, то ОТО соответствует уровню термодинамики газа на уровне макроскопических параметров (давление, плотность, температура), а тут нужен аналог на уровне молекулярно-кинетической теории газа.
Может, гипотетические теории квантовой гравитации объяснят искомое…) P36M
AKrigel /обс 17:36, 31 декабря 2018 (UTC)
Интересно узнать причины и увидеть ссылку на дискуссию. Я поэтому здесь и спросил, известная нерешённая проблема, в обществе более известная, чем большинство из статьи (по моему субъективному мнению). Даже детям о ней рассказывают в образовательных целях: в Москве в «Экспериментариуме» отдельный стенд с этим эффектом. Несогласные, отзовитесь, пожалуйста. Jukier (обс.) 06:33, 1 января 2019 (UTC)
- Тут всё просто. “Серьёзные” научные журналы опасаются публиковать материалы по спорным и неясным вопросам, чтобы не потерять свою репутацию. Статьи в прочих изданиях никто не читает и опубликованные в них результаты ни на что не влияют. Полемика публикуется вообще в исключительных случаях. Авторы учебников стараются избегать писать о том, чего они не понимают. Энциклопедия – не место для дискуссий. Правила ВП требуют, чтобы материал статей был основан на АИ, а в спорах между участниками был достигнут консенсус. Ни то ни другое требование в случае публикации статьи по нерешенным вопросам физики достигнуть невозможно. Трубка Ранка лишь частный пример большой проблемы. В теоретической метеорологии дело обстоит более серьёзно. Вопрос о термическом равновесии в атмосфере – базовый, его замять невозможно, а теории то нет. Без этого все прочие рассуждения лишены научного основания. Студентам об этой проблеме, как нерешенной, профессора не рассказывают, а учебники врут по разному. Речь идёт в первую очередь о равновесном градиенте температуры
]
Синодический период и вращение вокруг оси планет земной группы. Земля и Венера повёрнуты одной стороной к друг другу во время нахождения на одной оси с солнцем. Так же как и Земля с Меркурием. Т.е. период вращения Меркурия синхронизирован с Землёй, а не Солнцем (хотя очень долго считалось что он будет синхронизирован с солнцем как Земля синхронизировалась с Луной). speakus (обс.) 18:11, 9 марта 2019 (UTC)
- Если найдете источник, в котором об этом говориться как о нерешённой проблеме, то это можете это добавить. – Алексей Копылов 21:00, 15 марта 2019 (UTC)
АРТУР УИГГИНС, ЧАРЛЬЗ УИНН
ПЯТЬ
НЕРЕШЕННЫХ
ПРОБЛЕМ
НАУКИ
Рисунки Сидни Харриса
Уиггинс А . , Уинн Ч .
THE FIVE BIGGEST UNSOLVED PROBLEMS IN SCIENCE
ARTHUR W. WIGGINS CHARLES M. WYNN
With Cartoon Commentary by Sidney Harris
John Wiley & Sons, Inc.
Книга рассказывает о крупнейших проблемах астрономии, физики, химии, биологии и геологии, над которыми сейчас работают ученые. Авторы рассматривают открытия, приведшие к этим проблемам, знакомят с работой по их решению, обсуждают новые теории, в том числе теории струн, хаоса, генома человека и укладки белков.
Предисловие
Мы, люди, ютимся на обломке скалы под названием «планета», обращающейся вокруг ядерного реактора под названием «звезда», которая входит в огромное собрание звезд под названием «Галактика», а та в свою очередь – часть скоплений галактик, составляющих Вселенную.
Наше состояние, именуемое
нами жизнью, присуще множеству иных
организмов на этой планете, но, похоже,
мы одни обладаем орудием ума для
постижения Вселенной и всего, чем она
располагает. Свои усилия по выяснению
природы Вселенной мы подводим под
понятие науки. Такое понимание дается
нелегко, и путь к нему долог. Однако
успехи налицо.Данная книга поведает читателю о крупнейших нерешенных проблемах науки, над которыми работают сегодня ученые. При всем изобилии экспериментальных данных их оказывается недостаточно, чтобы подтвердить ту или иную гипотезу. Мы рассмотрим события и открытия, приведшие к этим проблемам, а затем ознакомим вас с тем, как сегодня их пытаются решить ученые, находящиеся на переднем крае науки. Сидни Харрис, лучший американский иллюстратор научных изданий, оживит наши рассуждения присущим его рисункам юмором, не только поясняя затрагиваемые идеи, но и высвечивая их совершенно по-новому.
Мы обсуждаем здесь также нерешенные проблемы в основных отраслях естествознания, руководствуясь в своем выборе степенью их значимости, трудности, широты охвата и масштабом последствий.
Наряду с ними
мы включили в книгу краткий обзор и
некоторых других проблем в каждой из
затронутых отраслей знания, а также
«Список идей», где читатель найдет
дополнительные сведения о подоплеке
некоторых нерешенных проблем. Наконец,
мы привели «Источники для углубленного
изучения», где перечислены информационные
ресурсы, призванные помочь больше узнать
о заинтересовавших вас предметах.Особой благодарности заслуживают Кейт Бредфорд, старший редактор издательства Wiley , первый подавший мысль о такой книге, и наш литературный агент Луиза Кетц за ее неизменные слова поддержки.
Глава первая
Видение науки
Ведь человеку образованному свойственно добиваться точности для каждого рода [предметов] 1
в той степени, в какой это допускает природа предмета. Одинаково [нелепым] кажется и довольствоваться пространными рассуждениями математика, и требовать от ритора строгих доказательств.
Аристотель
Разве наука и техника не одно и то же? Нет, они различны.
Хотя техника, определяющая современную культуру, развивается благодаря постижению наукой Вселенной, техника и наука руководствуются разными побуждениями. Рассмотрим основные различия между наукой и техникой. Если занятия наукой вызваны желанием человека познать и понять Вселенную, то технические новшества – стремлением людей изменить условия своего существования, чтобы добыть себе пропитание, помочь другим, а нередко и совершить насилие ради личной выгоды.
Люди зачастую одновременно занимаются «чистой» и прикладной наукой, но в науке можно вести фундаментальные исследования без оглядки на конечный результат. Британский премьер-министр Уильям Гладстон заметил как-то Майклу Фарадею по поводу его основополагающих открытий, связавших воедино электричество и магнетизм: «Все это весьма занятно, но каков в этом прок?» Фарадей ответил: «Сэр, я не знаю, но однажды вы от этого выгадаете». Почти половину нынешнего богатства развитым странам принесла связь электричества с магнетизмом.
Прежде чем научные достижения станут достоянием техники, требуется принять во внимание дополнительные соображения: разработка какого устройства возможна, что допустимо построить (вопрос, по сути, относящийся к области этики). Этика же принадлежит к совершенно иной области умственной деятельности человека: гуманитарным наукам.
Основное различие между естествознанием и гуманитарными науками состоит в объективности. Естествознание стремится изучать поведение Вселенной по возможности объективно, тогда как перед гуманитарными науками такой цели или требования нет. Перефразируя слова ирландской писательницы XIX века Маргарет Волф Хангерфорд, можно сказать: «Красота [и истина, и справедливость, и благородство, и…] видится всеми по-разному».
Наука далеко не монолитна. Естественные науки заняты изучением как окружающей среды, так и самих людей, поскольку они функционально подобны иным формам жизни. А гуманитарные науки исследуют рациональное (эмоциональное) поведение людей и их установки, которые необходимы им для социального, политического и экономического взаимодействия.
На рис. 1.1 графически
представлены эти взаимосвязи.Как бы ни способствовало такое стройное изложение пониманию существующих связей, действительность всегда оказывается значительно сложнее. Этика помогает определить, что исследовать, какие исследовательские методы, приемы использовать и какие эксперименты недопустимы ввиду таящейся в них угрозы благополучию людей. Политэкономия и политология также играют огромную роль, поскольку наука может изучать лишь то, что культура склонна поощрять как орудия производства, рабочую силу или что-то, политически приемлемое.
Механизм работы науки
Успех науки в изучении Вселенной складывается из наблюдений и выдвижения идей. Такого рода взаимообмен именуют научным методом (рис. 1.2).
В ходе наблюдения то или иное явление воспринимается органами чувств при помощи приборов или без них. Если в естествознании наблюдения ведутся за множеством подобных предметов (например, атомов углерода), то науки о человеке имеют дело с меньшим числом различных субъектов (например, людей, пусть даже однояйцевых близнецов).
После сбора данных наш ум, стремясь их упорядочить, начинает строить образы или объяснения. В этом и заключается работа человеческой мысли. Данный этап именуют этапом выдвижения гипотезы. Построение общей гипотезы на основе полученных наблюдений ведется посредством индуктивного умозаключения, которое содержит обобщение и поэтому считается самым ненадежным видом умозаключения. И как бы ни пытались искусственно строить выводы, в рамках научного метода подобного рода деятельность ограничена, поскольку на последующих этапах гипотеза сталкивается с действительностью.
Зачастую гипотеза целиком или отчасти формулируется на языке, отличающемся от обиходной речи, языке математики. Для приобретения математических навыков требуется приложить большие усилия, иначе несведущим в математике людям при объяснении научных гипотез понадобится перевод математических понятий на повседневный язык. К сожалению, при этом смысл гипотезы может существенно пострадать.
После построения гипотезу можно использовать для предсказания некоторых событий, которые должны произойти, если гипотеза верна. Такое предсказание выводится из гипотезы посредством дедуктивного умозаключения. Например, второй закон Ньютона гласит, что F = та. Если т равно 3 единицам массы, а а – 5 единицам ускорения, то F должна равняться 15 единицам силы. Выполнение математических расчетов на данном этапе могут взять на себя вычислительные машины, работающие на основе дедуктивного метода.
Следующий этап – проведение опыта, чтобы выяснить, подтверждается ли предсказание, сделанное на предыдущем этапе. Некоторые опыты провести довольно просто, но чаще – крайне затруднительно. Даже изготовив сложное и дорогостоящее научное оборудование для получения весьма ценных данных, нередко бывает нелегко найти деньги, а затем запастись терпением, необходимым для обработки и осмысления огромного массива этих данных.
Естествознание обладает преимуществом:
здесь можно обособить изучаемый предмет,
тогда как наукам о человеке и обществе
приходится иметь дело с многочисленными
переменными, зависящими от различных
взглядов (пристрастий) многих людей.После завершения опытов их результаты сверяются с предсказанием. Поскольку гипотеза носит общий, а экспериментальные данные – частный характер, то результат, когда опыт согласуется с предсказанием, не доказывает гипотезу, а лишь подтверждает ее. Однако если исход опыта не согласуется с предсказанием, определенная сторона гипотезы оказывается ложной. Эта черта научного метода, именуемая фальсифицируемостью (опровергаемостью), накладывает на гипотезы определенное жесткое требование. Как выразился Альберт Эйнштейн, «никаким количеством экспериментов нельзя доказать теорию; но достаточно одного эксперимента, чтобы ее опровергнуть».
Оказавшуюся ложной гипотезу необходимо каким-то образом пересмотреть, т. е. слегка изменить, основательно переработать или же вовсе отбросить.
Крайне трудно бывает решить,
какие изменения здесь уместны.
Пересмотренным гипотезам предстоит
снова проделать тот же путь, и либо они
устоят, либо от них откажутся в ходе
дальнейших сопоставлений предсказания
с опытом.Другая сторона научного метода, не позволяющая сбиться с пути, – воспроизведение. Любой наблюдатель с соответствующей выучкой и подобающим оснащением должен суметь повторить опыты или предсказания и получить сравнимые результаты. Иначе говоря, науке свойственны постоянные перепроверки. Например, коллектив ученых из Национальной лаборатории им. Лоуренса Калифорнийского университета в Беркли 2 пытался получить новый химический элемент, обстреливая свинцовую мишень мощным лучом ионов криптона и затем изучая полученные вещества. В 1999 году ученые объявили о синтезе элемента с порядковым номером 118.
Синтез нового элемента – это всегда важное событие. В данном случае его синтез мог подтвердить бытовавшие представления о стабильности тяжелых элементов.
Однако ученые других лабораторий
Общества по изучению тяжелых ионов
(Дармштадт, Германия), Большого
государственного ускорителя тяжелых
ионов Кайенского университета (Франция)
и Лаборатория атомной физики
Физико-химического института Рикэн
(Япония) – не смогли повторить синтез
элемента 118. Расширенный коллектив
лаборатории в Беркли повторил опыт, но
ему также не удалось воспроизвести
полученные ранее результаты. В Беркли
перепроверили исходные экспериментальные
данные посредством программы с
видоизмененным кодом и не сумели
подтвердить наличия элемента 118. Пришлось
отзывать свою заявку. Данный случай
свидетельствует, что научный поиск
бесконечен.Порой наряду с опытами перепроверяются и гипотезы. В феврале 2001 года Брукхэйвенская национальная лаборатория в Нью-Йорке сообщила об опыте, в котором магнитный момент мюона (подобно электрону отрицательно заряженной частицы, но значительно более тяжелой) слегка превышает величину, предопределенную стандартной моделью физики элементарных частиц (подробнее об этой модели см.
гл. 2). А поскольку предположения
стандартной модели о многих иных
свойствах частиц очень хорошо
согласовывались с опытными данными,
такое расхождение по поводу величины
магнитного момента мюона разрушало
основу стандартной модели.Предсказание магнитного момента у мюона стало следствием сложных и долгих расчетов, независимо проведенных учеными в Японии и Нью-Йорке в 1995 году. В ноябре 2001 года эти расчеты повторили французские физики, которые обнаружили ошибочный отрицательный знак у одного из членов уравнения и разместили свои результаты в Интернете. В итоге Брукхэйвенская группа перепроверила собственные вычисления, признала ошибку и опубликовала исправленные результаты. В итоге удалось сократить расхождение между предсказанием и опытными данными. Стандартной модели вновь предстоит выдержать испытания, которые ей готовит непрекращающийся научный поиск.
- Если найдете источник, в котором об этом говориться как о нерешённой проблеме, то это можете это добавить.
- Физика
- гравитация
- фундаментальные взаимодействия
- бак
Наша Стандартная модель элементарных частиц и взаимодействий не так давно стала настолько полной, насколько вообще можно было желать.
Все до единой элементарные частицы – во всех их возможных видах – создали в лаборатории, измерили, и для всех определили свойства. Дольше всех державшиеся верхний кварк, антикварк, тау-нейтрино и антинейтрино, и, наконец, бозон Хиггса, пали жертвами наших возможностей.А последняя – бозон Хиггса – ещё и решила старую задачу физики: наконец, мы можем продемонстрировать, откуда элементарные частицы берут свою массу!
Это всё круто, но наука-то не заканчивается в момент окончания решения этой загадки. Наоборот, она поднимает важные вопросы, и один из них, это «а что дальше?». Насчёт Стандартной модели можно сказать, что мы ещё не всё знаем. И для большинства физиков один из вопросов особенно важен – для его описания давайте сначала рассмотрим следующее свойство Стандартной модели.
С одной стороны, слабое, электромагнитное и сильное взаимодействие могут быть очень важны, в зависимости от их энергий и расстояний, на которых происходит взаимодействие. Но с гравитацией всё не так.
Мы можем взять две любых элементарных частицы – любой массы и подверженной любым взаимодействиям – и обнаружить, что гравитация на 40 порядков слабее, чем любая другая сила во Вселенной. Это значит, что сила гравитации в 10 40 раз слабее трёх оставшихся сил. К примеру, хотя они и не фундаментальные, но если вы возьмёте два протона и разнесёте их на метр, электромагнитное отталкивание между ними будет в 10 40 раз сильнее, чем гравитационное притяжение. Или, иными словами, нам нужно увеличить силу гравитации в 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз, чтобы сравнять её с любой другой из сил.
При этом нельзя просто увеличить массу протона в 10 20 раз, чтобы гравитация стянула их вместе, преодолевая электромагнитную силу.
Вместо этого для того, чтобы реакции вроде той, что проиллюстрирована выше, происходили спонтанно, когда протоны преодолевают их электромагнитное отталкивание, вам нужно собрать вместе 10 56 протонов. Только собравшись вместе и поддавшись силе гравитации, они смогут преодолеть электромагнетизм.
Оказывается, что 10 56 протонов как раз составят минимальную возможную массу звезды.Это описание того, как работает Вселенная – но почему она такая, мы не знаем. Почему гравитация настолько слабее остальных взаимодействий? Почему «гравитационный заряд» (т.е. масса) настолько слабее электрического или цветового, или даже слабого?
Вот в этом и состоит проблема иерархии, и она, по многим причинам, служит величайшей нерешённой проблемой физики. Ответ нам неизвестен, но нельзя сказать, что мы находимся в полном неведении. Теоретически у нас есть несколько хороших идей по поводу поиска решения, и инструмент для поиска доказательств их правильности.
Пока что Большой адронный коллайдер – самый высокоэнергетический из коллайдеров – достигал беспрецедентных уровней энергии в лабораторных условиях, собирал кучу данных и воссоздавал происходящее в точках столкновения. Сюда входят и создание новых, доселе невиданных частиц (таких, как бозон Хиггса), и появление старых, всем известных частиц Стандартной модели (кварки, лептоны, калибровочные бозоны).
Также он способен, в случае их существования, произвести любые другие частицы, не входящие в Стандартную модель.Существует четыре возможных способа, известных мне – то есть, четыре хороших идеи – решения проблемы иерархии. Хорошие новости в том, что если природа выбрала какой-то один из них, то БАК его найдёт! (А если нет, поиски продолжатся).
Кроме бозона Хиггса, найденного несколько лет назад, никаких новых фундаментальных частиц на БАК не нашли. (Более того, вообще не наблюдается никаких интригующих новых кандидатов в частицы). И ещё, найденная частица полностью соответствовала описанию Стандартной модели; никаких статистически важных намёков на новую физику замечено не было. Ни на композитные бозоны Хиггса, ни на множественные хиггсовские частицы, ни на нестандартные распады, ничего такого.
Но теперь мы начали получать данные от ещё более высоких энергий, в два раза больше предыдущих, до 13-14 ТэВ, чтобы найти что-нибудь ещё. И какие же в данном ключе есть возможные и разумные решения проблемы иерархии?
1) Суперсимметрия, или SUSY.
Суперсимметрия – особая симметрия, способная заставить нормальные массы любых частиц, достаточно крупных для того, чтобы гравитация была сравнима с другими воздействиями, взаимно уничтожиться с большой степенью точности. Эта симметрия также предполагает, что у каждой частицы в стандартной модели есть суперчастица-партнёр, и что существует пять частиц Хиггса и пять их суперпартнёров. Если такая симметрия существует, она, должно быть, нарушена, или у суперпартнёров были бы такие же массы, как у обычных частиц, и их бы уже давно нашли.Если SUSY существует на подходящем для решения проблемы иерархии масштабе, то БАК, дойдя до энергий в 14 ТэВ, должен найти хотя бы одного суперпартнёра, а также вторую частицу Хиггса. Иначе существование очень тяжёлых суперпартнёров само по себе приведёт ещё к одной проблеме иерархии, у которой не будет хорошего решения. (Что интересно, отсутствие SUSY-частиц на всех энергиях опровергнет теорию струн, поскольку суперсимметрия – это необходимое условие для теорий струн, содержащих стандартную модель элементарных частиц).
Вот вам первое возможное решение проблемы иерархии, у которого в настоящий момент нет никаких доказательств.
Имеется возможность создать крохотные сверхохлаждённые кронштейны, наполненные пьезоэлектрическими кристаллами (вырабатывающими электроэнергию при деформации), с расстояниями между ними . Эта технология позволяет нам наложить на «большие» измерения ограничения в 5-10 микрон. Иначе говоря, гравитация работает согласно предсказаниям ОТО на масштабах гораздо меньших миллиметра. Так что если и существуют большие дополнительные измерения, они находятся на уровнях энергий, недоступных для БАК, и что более важно, не решают проблему иерархии.
Конечно, для проблемы иерархии может найтись совершенно другое решение , которое на современных коллайдерах не найти, или решения ей вообще нет; это просто может быть свойство природы безо всякого объяснения для него. Но наука не будет продвигаться без попыток, и именно это пытаются делать эти идеи и поиски: продвигать наши знания о Вселенной вперёд.
И, как всегда, с началом второго запуска БАК я с нетерпением ожидаю того, что там может появиться, кроме уже открытого бозона Хиггса!Теги:
- Тут всё просто. “Серьёзные” научные журналы опасаются публиковать материалы по спорным и неясным вопросам, чтобы не потерять свою репутацию. Статьи в прочих изданиях никто не читает и опубликованные в них результаты ни на что не влияют. Полемика публикуется вообще в исключительных случаях. Авторы учебников стараются избегать писать о том, чего они не понимают. Энциклопедия – не место для дискуссий. Правила ВП требуют, чтобы материал статей был основан на АИ, а в спорах между участниками был достигнут консенсус.
Ни то ни другое требование в случае публикации статьи по нерешенным вопросам физики достигнуть невозможно. Трубка Ранка лишь частный пример большой проблемы. В теоретической метеорологии дело обстоит более серьёзно. Вопрос о термическом равновесии в атмосфере – базовый, его замять невозможно, а теории то нет. Без этого все прочие рассуждения лишены научного основания. Студентам об этой проблеме, как нерешенной, профессора не рассказывают, а учебники врут по разному. Речь идёт в первую очередь о равновесном градиенте температуры
]
– Алексей Копылов 21:00, 15 марта 2019 (UTC)
Наше состояние, именуемое
нами жизнью, присуще множеству иных
организмов на этой планете, но, похоже,
мы одни обладаем орудием ума для
постижения Вселенной и всего, чем она
располагает. Свои усилия по выяснению
природы Вселенной мы подводим под
понятие науки. Такое понимание дается
нелегко, и путь к нему долог. Однако
успехи налицо.
Наряду с ними
мы включили в книгу краткий обзор и
некоторых других проблем в каждой из
затронутых отраслей знания, а также
«Список идей», где читатель найдет
дополнительные сведения о подоплеке
некоторых нерешенных проблем. Наконец,
мы привели «Источники для углубленного
изучения», где перечислены информационные
ресурсы, призванные помочь больше узнать
о заинтересовавших вас предметах.
На рис. 1.1 графически
представлены эти взаимосвязи.
Естествознание обладает преимуществом:
здесь можно обособить изучаемый предмет,
тогда как наукам о человеке и обществе
приходится иметь дело с многочисленными
переменными, зависящими от различных
взглядов (пристрастий) многих людей.
Крайне трудно бывает решить,
какие изменения здесь уместны.
Пересмотренным гипотезам предстоит
снова проделать тот же путь, и либо они
устоят, либо от них откажутся в ходе
дальнейших сопоставлений предсказания
с опытом.
Однако ученые других лабораторий
Общества по изучению тяжелых ионов
(Дармштадт, Германия), Большого
государственного ускорителя тяжелых
ионов Кайенского университета (Франция)
и Лаборатория атомной физики
Физико-химического института Рикэн
(Япония) – не смогли повторить синтез
элемента 118. Расширенный коллектив
лаборатории в Беркли повторил опыт, но
ему также не удалось воспроизвести
полученные ранее результаты. В Беркли
перепроверили исходные экспериментальные
данные посредством программы с
видоизмененным кодом и не сумели
подтвердить наличия элемента 118. Пришлось
отзывать свою заявку. Данный случай
свидетельствует, что научный поиск
бесконечен.
гл. 2). А поскольку предположения
стандартной модели о многих иных
свойствах частиц очень хорошо
согласовывались с опытными данными,
такое расхождение по поводу величины
магнитного момента мюона разрушало
основу стандартной модели.
Все до единой элементарные частицы – во всех их возможных видах – создали в лаборатории, измерили, и для всех определили свойства. Дольше всех державшиеся верхний кварк, антикварк, тау-нейтрино и антинейтрино, и, наконец, бозон Хиггса, пали жертвами наших возможностей.
Оказывается, что 10 56 протонов как раз составят минимальную возможную массу звезды.
Также он способен, в случае их существования, произвести любые другие частицы, не входящие в Стандартную модель.
Суперсимметрия – особая симметрия, способная заставить нормальные массы любых частиц, достаточно крупных для того, чтобы гравитация была сравнима с другими воздействиями, взаимно уничтожиться с большой степенью точности. Эта симметрия также предполагает, что у каждой частицы в стандартной модели есть суперчастица-партнёр, и что существует пять частиц Хиггса и пять их суперпартнёров. Если такая симметрия существует, она, должно быть, нарушена, или у суперпартнёров были бы такие же массы, как у обычных частиц, и их бы уже давно нашли.
И, как всегда, с началом второго запуска БАК я с нетерпением ожидаю того, что там может появиться, кроме уже открытого бозона Хиггса!definition of Нерешенные проблемы науки and synonyms of Нерешенные проблемы науки (Russian)
Нерешенные проблемы науки : definition of Нерешенные проблемы науки and synonyms of Нерешенные проблемы науки (Russian)Arabic Bulgarian Chinese Croatian Czech Danish Dutch English Estonian Finnish French German Greek Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Italian Japanese Korean Latvian Lithuanian Malagasy Norwegian Persian Polish Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Spanish Swedish Thai Turkish Vietnamese
Arabic Bulgarian Chinese Croatian Czech Danish Dutch English Estonian Finnish French German Greek Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Italian Japanese Korean Latvian Lithuanian Malagasy Norwegian Persian Polish Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Spanish Swedish Thai Turkish Vietnamese
sensagent’s content
- definitions
- synonyms
- antonyms
- encyclopedia
- определение
- синоним
Webmaster Solution
Alexandria
A windows (pop-into) of information (full-content of Sensagent) triggered by double-clicking any word on your webpage.
Give contextual explanation and translation from your sites !
Try here or get the code
SensagentBox
With a SensagentBox, visitors to your site can access reliable information on over 5 million pages provided by Sensagent.com. Choose the design that fits your site.
Business solution
Improve your site content
Add new content to your site from Sensagent by XML.
Crawl products or adds
Get XML access to reach the best products.
Index images and define metadata
Get XML access to fix the meaning of your metadata.
Please, email us to describe your idea.
Lettris
Lettris is a curious tetris-clone game where all the bricks have the same square shape but different content. Each square carries a letter. To make squares disappear and save space for other squares you have to assemble English words (left, right, up, down) from the falling squares.
boggle
Boggle gives you 3 minutes to find as many words (3 letters or more) as you can in a grid of 16 letters.
You can also try the grid of 16 letters. Letters must be adjacent and longer words score better. See if you can get into the grid Hall of Fame !
English dictionary
Main references
Most English definitions are provided by WordNet .
English thesaurus is mainly derived from The Integral Dictionary (TID).
English Encyclopedia is licensed by Wikipedia (GNU).
Translation
Change the target language to find translations.
Tips: browse the semantic fields (see From ideas to words) in two languages to learn more.
5764 online visitors
computed in 0.109s
Нерешенные проблемы – Справочник химика 21
Однако остается нерешенной проблема расчета диаметра газового пузыря Ое и коэффициента продольного перемешивания ожижающего агента в непрерывной фазе Ef. [c.400] Остается, однако, нерешенной проблема оценки превращающейся массы парового облака.
Для быстрых превращений паровых облаков эта масса, вероятно, [c.503]
Что касается формальной теории, то большинству специалистов ясно, как рассчитывать вириальные коэффициенты классическим способом или с помощью квантовомеханической теории. С этой точки зрения теорию можно считать в основном законченной, допуская лишь незначительное уточнение некоторых ее вопросов. Это не значит, что не осталось нерешенных проблем, представляющих интерес. Например, очень важен вопрос о сходимости вириального разложения при высоких плотностях, особенно для теории конденсированного состояния, которая была развита Майером и другими исследователями [23, 24]. Однако этот вопрос, как и другие нерешенные проблемы, выходит за рамки настоящей работы, и теорию можно считать окончательной в той части, где речь идет о межмолекулярных силах. Поэтому в гл. 2 дается только обзор существующей теории и приводятся основные допущения и результаты. Более подробно останавливаться на теории вириального уравнения нецелесообразно, так как уже имеется ряд превосходных обзоров и монографий, посвященных этому вопросу [23—28].
[c.14]
В первых опытах по эмульгированию звуков обычно погружали пробирку, содержащую жидкости, в трансформаторное масло и подвергали ее озвучиванию. Акустическая энергия передавалась через стеклянные стенки пробирки так, что казалось, будто вибрируют сами стенки, особенно вблизи поверхности, и именно они вызывают эмульгирование. Более поздние исследования показали, что основной процесс — иной. Например, эмульсия легко образуется в устройстве, изображенном на рис. 1.17, где звуковые волны входят в акустическое окно не вызывая в пробирке колебаний с заметной амплитудой. В настоящее время известно два механизма эмульгирования звуком один основан на явлении кавитации, второй — на представлениях о поверхностных волнах. Главные работы в этом направлении проведены давно. Мы рассмотрим лишь итоги и укажем на некоторые нерешенные проблемы. [c.49]
В реакторе является достаточно сложной и нерешенной проблемой.
Множественность стационарных состояний в грануле может как способствовать увеличению числа стационарных режимов в реакторе, так и способствовать их сокращению. [c.120]
В настоящее время трудно назвать область науки или народного хозяйства, в которой для решения общих и конкретных задач не применялась бы физическая химия. Являясь в основном теоретической наукой, она решает многие практические задачи, непосредственно относящиеся к проблемам научно-технического прогресса энергетическая проблема, решение которой может осуществиться расширением сети атомных электростанций или использованием в качестве топлива газообразного водорода с его предварительным получением при разложении воды под действием падающих квантов света проблема интенсификации химических и фармацевтических производств путем увеличения скорости химических реакций повышение избирательного превращения реагентов в полезные продукты с уменьшением потерь и отходов производства, что связано с изучением и выбором катализаторов.
Одно из важных направлений применения катализаторов — фиксация азота из воздуха. С помощью комплексных соединеиий переходных металлов удалось восстановить азот до аммиака, что имеет большое значение для народного хозяйства. Применением катализаторов удалось значительно сократить продолжительность процесса получения многих синтетических фармацевтических препаратов Важной нерешенной проблемой остается выбор системы растворителей для эффективной экстракции лекарственных веществ нз растительного сырья. [c.8]
Важной и до сих пор нерешенной проблемой является установление количественного соотношения между термодинамическим потенциалом фо (или потенциалом плотной части двойного слоя фй) и электрокинетическим потенциалом В зависимости от толщины слоя повышенной вязкости Д вблизи поверхности твердого тела электрокинетический потенциал может приближаться к значению потенциала адсорбционного слоя противоионов фй или быть меньше его.
В некоторых случаях (например, для кварца), как было показано, в частности, в исследованиях Д. А. Фридрихсберга и М. П. Сидоровой, отличие электрокинетического потенциала от термодинамического может быть связано с гидратацией ( набуханием ) поверхности твердого тела и образованием трудно деформируемого гелеобразного слоя, на который приходится часть падения потенциала. Различие ф – и -потенциалов может быть также связано с микрошероховатостью поверхности твердого тела — наличием на ней ступеней роста, выходов дислокаций и других дефектов (см. гл. IV). [c.191]Основные нерешенные проблемы МУН при заводнении применительно к месторождениям АО Татнефть были сформулированы к.т.н. Е.П. Жеребцовым. [c.6]
Однако за последние десятилетия производство гипсовых строительных материалов и изделий продолжало сокращаться и, несмотря на некоторый рост потребления гипсовых отделочных материалов (преимущественно зарубежного производства), эта негативная тенденция продолжает оставаться.
Следует отметить, что кроме общих причин объективного и субъективного характера, связанных с заниженными ценами на энергоносители и гипертрофированным развитием сборного железобетона, в практике отечественного и, частично, зарубежного производства гипса и изделий на его основе существуют две основные нерешенные проблемы. [c.5]
В книге изложены основы химии углеводов, важнейшие пути их исследования, их роль в живых организмах, сложные нерешенные проблемы этой области. Вопросы синтеза в ряду углеводов будут подробно рассмотрены в следующей книге, которую авторы готовят к изданию. [c.2]
Нерешенные проблемы П.с. Главная из них заключается в неопределенности верх, границы П с Теоретич. оценки предельного значения 2. неоднозначны и противоречивы. Допустимо, что верх, граница определяется пределом синтеза элементов Ныне он доведен до 2= ПО, но дальнейшие перспективы пока неясны. [c.485]
Еще одной нерешенной проблемой ядерной физики является существование гравитона — аналога фотона в теории излучения.
Гравитон должен обладать нулевой массой покоя и не иметь заряда он рассматривается как квант (т. е. неделимая, мельчайшая частица) гравитационного поля. Обнаружить гравитон экспериментально должно быть очень трудно, так как взаимодействие массы с гравитационным полем ничтожно мало. Об этом свидетельствует значение гравитационной постоянной С, входящей в закон всемирного притяжения Ньютона С = 6,67 10 Нм /кг . [c.425]
Нерешенность проблемы переработки стала задерживать темпы нефтедобычи. В сыром виде Ишимбаевская нефть не могла использоваться даже в качестве котельного топлива. [c.171]
Систематических исследований влияния плотности сетки в широком интервале отрезков цепи между узлами сетки на диффузионный перенос низкомолекулярных веществ в сшитых полимерах до последнего времени не проводилось. Это, прежде всего, связано с большими трудностями как в области синтеза строго регулярных сетчатых структур, так и в методике оценки степени их сетчатости.
Оба эти вопроса относятся к еще нерешенным проблемам науки о полимерах. [c.106]
Неясным остается вопрос, что происходит между 10 и 10 Гц, хотя проще было бы трактовать Т как своего рода тройную точку, связанную с разными типами сегментальной релаксации. Но мы стремимся показать как раз живую релаксационную спектрометрию и поэтому сознательно останавливаемся на нерешенных проблемах. Рис. XII. 5, с другой стороны, поучителен в методологическом плане диапазон ТВЭ узок, как по температурам, так и частотам, а поэтому правильнее было бы строить трехмерные графики для релаксационных спектров. С помощью ЭВМ это довольно просто. Дело, однако, не в характере графиков, а в необходимости одновременного установления зависимости релаксационных характеристик от частоты (времени воздействия) и температуры. [c.307]
Брауне рассмотрел решенные [4] и нерешенные проблемы химии лигнина [5]. [c.10]
Как во всякой нерешенной проблеме, при обилии экспериментального материала в учении о протеинах имеется много противоречивого.
[c.9]
Электролиз в расплавах щелочей. В расплаве щелочей можно проводить электролиз при температурах 573 К и выше. Основные реакции описываются уравнениями (3.13) и (3.18). Кроме того, на электродах могут протекать побочные реакции, приводящие к снижению выхода по току. В качестве электродов используются пористые никелевые электроды, диафрагм -пористые материалы из оксидов алюминия, циркония и др. [95, с-421-436]. Напряжение на электролизере 1,45-1,55 В, расход энергии 3,55-4,3 кВт ч/м . Основной нерешенной проблемой при разработке этих электролизеров остается увеличение их ресурса, включая уменьшение скорости коррозии электродов, мембран, потерь электролита. [c.167]
НЕКОТОРЫЕ НЕРЕШЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦВЕТОВОГО ЗРЕНИЯ [c.41]
Кальциевые катализаторы неагрессивны и дешевы хорошее йх распределение в угле все еще является нерешенной проблемой [48], однако в последнее время стало известно об успешном применении кальциевых катализаторов на практике [49].
[c.33]
Вместе с тем совершенно очевидно, что теория адсорбции и адсорбционного взаимодействия полимерных молекул с поверхностями твердых тел еще разработана недостаточно для надежного предсказания адсорбции и объяснения многих экспериментальных фактов. В связи с этим остановимся на некоторых нерешенных проблемах теории адсорбции. Ее построение должно основываться на уже установленных экспериментальных фактах, которых имеется достаточно много. [c.183]
Из изложенного следует, что в области теории адсорбции имеется много нерешенных проблем, имеющих существенное значение для правильного понимания механизма процесса. Нельзя, однако, думать, что все нерешенные проблемы адсорбции относятся к области теории. Развитие теории задерживается еще и потому, что многие вопросы недостаточно исследованы экспериментально. К таким вопросам можно отнести экспериментальное исследование влияния [c.185]
Газовая хроматография достигла высокого уровня развития.
Уже наблюдается некоторый спад на чных статей, публикуемых в этой области. Хотя еще имеются нерешенные проблемы, многие из этих статей относятся больше к области технических усовершенствований, чем к научным открытиям. Почему же после того, как по газовой хроматографии опубликовано более десяти тысяч статей и масса книг, мы написали еш,е одну книгу, да еще такого объема [c.6]
В заключение мы считаем целесообразным обратить внимание на наиболее важные, но недостаточно изученные, а также нерешенные проблемы адгезии полимеров. [c.386]
Основная задача предлагаемой вниманию читателя книги — это попытка систематизации и обобщения накопленных к настоящему времени знаний в методах синтеза сетчатых полимеров, кинетических особенностях этих процессов и методах количественного их описания, об особенностях структурной организации сетчатых полимеров и ее влиянии на физико-механические свойства. Ряд вопросов, которые затрагиваются в книге, был уже предметом самого тщательного изучения, например кинетическая теория высоко-эластичности, и результаты этих исследований обобщены в многочисленных обзорах и монографиях.
Тем не менее авторы считали необходимым для полноты решения поставленной задачи включить эти вопросы в данную книгу, сконцентрировав, однако, свое внимание лишь на кратком изложении современного состояния вопроса и на нерешенных проблемах. [c.3]
Трудности теоретической трактовки магнитной обработки водных систем очень велики, поскольку приходится сталкиваться со многими нерешенными проблемами, относящимися к общей теории жидкого состояния. Вместе с тем накопленных экспериментальных данных пока еще недостаточно для построения строгой теории. Это обусловлено тем, что проблема магнитной обработки стала привлекать позитивное внимание представителей фундаментальных наук совсем недавно. [c.89]
Еще одна цель введения — установить связь с другими работами, выполненными в этом направлении. Введение не только должно указывать на нерешенные проблемы данной области, но и пояснить, почему именно те, а не другие из них выбраны в качестве предмета исследования.
Чаще всего исследовательская задача решается при некотором сужении внешних условий. Такие ограничения могут быть связаны с кругом объектов (материалов) исследования. Если это так, все ограничения должны быть заранее строго оговорены в начальной части работы. Работа, наоборот, может выполняться как расширение полученных ранее результатов на новые условия. Целью работы может быть и применение к известной задаче новой методики или же просто описание методики. Все это надо также четко оговорить. [c.198]
Работа по КС УКП вскрыла нерешенные проблемы и слабые места работы конструкторов. Все еще слишком велик разрыв между изготовлением опытного образца оборудования и его внедрением в промышленность. Зачастую образцы, не увидев свет, морально устаревают. [c.29]
Особым преимуществом безнасадочных колонн являются малая удерживающая способность по жидкости и небольшой перепад давления. Это обусловливает их применение, главным образом, для микроперегонки (см.
разд. 5.1.1), высокотемпературной ректификации (см. разд. 5.3.2) и вакуумной дистилляции (см. разд. 5.4.1). В колоннах этого типа процессы массо- и теплообмена протекают между паром, поднимающимся в свободном пространстве, и жидкостью, стекающей в виде пленки по стенкам. Области применения пленочных колонн, а также проблемы, возникающие при их эксплуатации, подробно рассмотрены Малевским [15]. Он предложил некоторые конструкции подобных аппаратов, а также указал на нерешенные проблемы. [c.335]
Джент считает одной из причин отклонений уравнений классической теории от эксперимента наличие узлов зацеплений (точнее сказать, физических узлов — микроблоков, образующих сетку и в отсутствие химических узлов), а также дефекты сетки и наличие коротких негауссовых цепей в сетке. Он считает нерешенными проблемами учет распределения цепей сетки по длинам и проблему сеток с короткими цепями, учет топологии сетки, в частности функциональность узлов сетки, их распределение в пространстве, образование петель.
[c.119]
Воронцов Н. К. Синтетическая теория эволюции ее источники, основные постулаты и нерешенные проблемы // ЖВХО им, Д, И, Менделеева Г980 Т 25.. № 3, С, 295—314, [c.217]
Система А. Лавуазье в известной мере повторяла характер системы Шталя — она отбрасывала то, что не могла в достаточной степени доказать, а то, что объясняла, она нередко принимала более простым, чем это было на самом деле. Но это ие было спецификой системы Лавуазье — таков вообще ход развития основополагающих теорий и понятий. Объяснив определеипьп г круг фактов и явлений, новая теория как бы оставляла место для последующих учений, призванных внести ясность в нерешенные проблемы. [c.103]
Несмотря на значительный прогресс фундаментальной и прикладной науки в создании новых лекарственных препаратов и технологий их производства, в медицине остаются актуальные и нерешенные проблемы направленной доставки лекарства непосредственно в патологический очаг организма больного токсичности и побочного действия, продолжительности действия и устойчивости препарата в физиологических условиях.
Установлено, что лекарственные препараты, применяемые в обычных формах, ограниченно и медленно преодолевают барьер клеточных биологических мембран многие препараты, после введения, довольно быстро подвергаются деструкции под воздействием различных защитных систем организма, что сводит к минимуму необходимый терапевтический эффект. Эти факторы нередко затрудняют или делают невозможным медицинское применение ряда высокоактивных соединений и препаратов на их основе. В настоящее время при поиске природных и синтетических органических веществ со специфической биологической активностью, необходимой для конструирования новых лекарственных средств, все большое внимание исследователей привлекают подходы, основанные на придании препаратам способности к биоспецифическому направленному транспорту через клеточные мембраны и концентрированию в клетках-мишенях. Один из таких подходов основан на использовании липидных везикул нанодиапазона, получивших название липосомы, в качестве средства для направленной внутриклеточной транспортировки лекарственных субстанций при этом существенно понижается токсичность препарата (в сравнении со степенью токсичности препарата в обычной форме).
[c.10]
Удовлетворительная непрерывная запись спектров всех выходящих при газохроматографическом разделении фракций была бы очень желательной, но остается пока нерешенной проблемой, поскольку выход фракции из колонки, как правило, происходит слишком быстро, для того чтобы можно было подготовпть пробу и спять надежный и полный ИК-спектр. Даже при использовании скоростных и развертывающих спектрометров с осциллографической записью, значительно сокращающей время получения спектров, остается трудность в непрерывной подготовке пробы, особенно для высококипящих веществ. Возможный выход из этих затруднений указан в работе Хаати и Фалеса (1961). [c.255]
Наноструктурные порошки после шаровогораз-мола. Шаровой размол является широко известным методом получения наноструктур в порошковых материалах. Однако до сих пор нерешенной проблемой является ком-пактирование таких наноструктурных порошков с достижением полной плотности вследствие их высокой твердости и низкой термостабильности [25].
В этой связи большой интерес представляет успешная ИПД консолидация порошков ряда чистых металлов и сплавов, подвергнутых шаровому размолу [25-27,100]. [c.52]
Таким образом, современные проблемы прямого преобразования химической энергии в электрическую охватывают широкий круг задач и базируются на использовании достижений многих отраслей знания. К новым также относятся нерешенные проблемы теории построения и применения специфического математического аппарата для оптимизации электрогенерируюш,их устройств. экспериментальные исследования, сопутствующие созданию новых электрохимических систем, проблемы моделирования и разработки новых конструкций, исследования электрических свойств поверхности, анизотропных нелинейных сред и т. п, [c.7]
Как было сказано в гл. I, правильный выбор размера загрузки по отношению к задержке колонки все еще является нерешенной проблемой. До тех пор, пока этот вопрос не будет более подробно исследован, в обычной практике следует сохранять отношение загрузки к динамической задержке равным 10 или несколько выше, что дает хорошие результаты при высокотемпературных разгонках.
Если объем образца составляет всего лишь несколько миллилитров, то необходима специальная колонка с малой величиной задержки (см. часть 1). Эффективность и задержка ряда колонок одного и того же диаметра и типа и с одинаковой насадкой (одинаковые размеры элемента насадки) приблизительно пропорциор[альны высоте слоя насадки. В соответствии с этим проведение [c.254]
Рассматривая в целом метод газовой камеры, следует отметить что, по-видимому, трудно переоценить новые возможности, открывающиеся в связи с развитием этого метода. Разработка приспособлений, позволяющих в отдельности проводить исследование объектов в атмосфере газа при давлениях вплоть до атмосферного и их нагревание до 1000—3000° уже является значительным шагом вперед в развитии электронномикроскопической методики. В отношении биологических препаратов весьма ценной представляется возможность проводить их изучение в оводненном состоянии, создавая в камере достаточное давление пара воды, что недавно и было осуществлено Стояновой [51].
Таким путем удается избежать искажения их структуры при высушивании в вакууме, что является неизбежным при работе но обычной методике. Впрочем, приходится учитывать, что сохранение воды в биологических препаратах приводит к некоторому ухудшению разрешения на микрофотографиях, а также остается нерешенной проблема изменения объекта под действием электронного пучка. [c.44]
Другая нерешенная проблема — природа радикала, полученного при фото- или термической полимеризации. Могут образоваться бирадикалы, но общепринятые катализаторы, например перекись бензоила или 2-азо-бис-изомасляный нитрил, дают монорадикалы. При низких концентрациях радикалов и умеренных длинах цепи самообрыв с образованием кольца бирадикалов мог бы быть предпочтительнее, чем взаимный обрыв стирольных цепей [40]. Кроме того, эти радикалы не смогли бы продолжать [c.177]
Артур Уиггинс – Пять нерешенных проблем науки читать онлайн
Артур Уиггинс, Чарлз Уинн
Пять нерешенных проблем науки
Мы, ЛЮДИ, ютимся на обломке скалы под названием ««планета», обращающейся вокруг ядерного реактора под названием ««звезда», которая входит в огромное собрание звезд под названием «Галактика», а та в свою очередь — часть скоплений галактик, составляющих Вселенную.
Наше состояние, именуемое нами жизнью, присуще множеству иных организмов на этой планете, но, похоже, мы одни обладаем орудием ума для постижения Вселенной и всего, чем она располагает. Свои усилия по выяснению природы Вселенной мы подводим под понятие науки. Такое понимание дается нелегко, и путь к нему долог. Однако успехи налицо.
Данная книга поведает читателю о крупнейших нерешенных проблемах науки, над которыми работают сегодня ученые. При всем изобилии экспериментальных данных их оказывается недостаточно, чтобы подтвердить ту или иную гипотезу. Мы рассмотрим события и открытия, приведшие к этим проблемам, а затем ознакомим вас с тем, как сегодня их пытаются решить ученые, находящиеся на переднем крае науки. Сидни Харрис, лучший американский иллюстратор научных изданий, оживит наши рассуждения присущим его рисункам юмором, не только поясняя затрагиваемые идеи, но и высвечивая их совершенно по-новому.
Мы обсуждаем здесь также нерешенные проблемы в основных отраслях естествознания, руководствуясь в своем выборе степенью их значимости, трудности, широты охвата и масштабом последствий.
Наряду с ними мы включили в книгу краткий обзор и некоторых других проблем в каждой из затронутых отраслей знания, а также «Список идей», где читатель найдет дополнительные сведения о подоплеке некоторых нерешенных проблем. Наконец, мы привели «Источники для углубленного изучения», где перечислены информационные ресурсы, призванные помочь больше узнать о заинтересовавших вас предметах.
Особой благодарности заслуживают Кейт Бредфорд, старший редактор издательства Wiley, первый подавший мысль о такой книге, и наш литературный агент Луиза Кетц за ее неизменные слова поддержки.
Глава 1. Видение науки
Ведь человеку образованному свойственно добиваться точности для каждого рода [предметов][1] в той степени, в какой это допускает природа предмета. Одинаково [нелепые] кажется и довольствоваться пространными рассуждениями математика, и требовать от ритора строгих доказательств.
АристотельНаука ≠ техника
Разве наука и техника не одно и то же? Нет, они различны.
Хотя техника, определяющая современную культуру, развивается благодаря постижению наукой Вселенной, техника и наука руководствуются разными побуждениями. Рассмотрим основные различия между наукой и техникой. Если занятия наукой вызваны желанием человека познать и понять Вселенную, то технические новшества — стремлением людей изменить условия своего существования, чтобы добыть себе пропитание, помочь другим, а нередко и совершить насилие ради личной выгоды.
Люди зачастую одновременно занимаются «чистой» и прикладной наукой, но в науке можно вести фундаментальные исследования без оглядки на конечный результат. Британский премьер — министр Уильям Гладстон заметил как-то Майклу Фарадею по поводу его основополагающих открытий, связавших воедино электричество и магнетизм: «Все это весьма занятно, но каков в этом прок?» Фарадей ответил: «Сэр, я не знаю, но однажды вы от этого выгадаете». Почти половину нынешнего богатства развитым странам принесла связь электричества с магнетизмом.
Прежде чем научные достижения станут достоянием техники, требуется принять во внимание дополнительные соображения: разработка какого устройства возможна, что допустимо построить (вопрос, по сути, относящийся к области этики). Этика же принадлежит к совершенно иной области умственной деятельности человека: гуманитарным наукам. Основное различие между естествознанием и гуманитарными науками состоит в объективности. Естествознание стремится изучать поведение Вселенной по возможности объективно, тогда как перед гуманитарными науками такой цели или требования нет. Перефразируя слова ирландской писательницы XIX века Маргарет Волф Хангерфорд, можно сказать: «Красота [и истина, и справедливость, и благородство, и…] видится всеми по-разному».
Наука далеко не монолитна. Естественные науки заняты изучением как окружающей среды, так и самих людей, поскольку они функционально подобны иным формам жизни. А гуманитарные науки исследуют рациональное (эмоциональное) поведение людей и их установки, которые необходимы им для социального, политического и экономического взаимодействия.
На рис. 1. 1 графически представлены эти взаимосвязи.
Как бы ни способствовало такое стройное изложение пониманию существующих связей, действительность всегда оказывается значительно сложнее. Этика помогает определить, что исследовать, какие исследовательские методы, приемы использовать и какие эксперименты недопустимы ввиду таящейся в них угрозы благополучию людей. Политэкономия и политология также играют огромную роль, поскольку наука может изучать лишь то, что культура склонна поощрять как орудия производства, рабочую силу или что — то, политически приемлемое.
Рис. 1.1. Сферы умственной деятельности
Механизм работы науки
Успех науки в изучении Вселенной складывается из наблюдений и выдвижения идей. Такого рода взаимообмен именуют научным методом (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Научный метод
В ходе наблюдения то или иное явление воспринимается органами чувств при помощи приборов или без них. Если в естествознании наблюдения ведутся за множеством подобных предметов (например, атомов углерода), то науки о человеке имеют дело с меньшим числом различных субъектов (например, людей, пусть даже однояйцевых близнецов).
После сбора данных наш ум, стремясь их упорядочить, начинает строить образы или объяснения. В этом и заключается работа человеческой мысли. Данный этап именуют этапом выдвижения гипотезы. Построение общей гипотезы на основе полученных наблюдений ведется посредством индуктивного умозаключения, которое содержит обобщение и поэтому считается самым ненадежным видом умозаключения. И как бы ни пытались искусственно строить выводы, в рамках научного метода подобного рода деятельность ограничена, поскольку на последующих этапах гипотеза сталкивается с действительностью.
Читать дальшеНерешенные проблемы. Нерешённые проблемы современной физики
автора Петров Александр НиколаевичТеоретические проблемы Вставка из Википедии.Psychedelic – август 2013Ниже приведён список нерешённых проблем современной физики. Некоторые из этих проблем носят теоретический характер, что означает, что существующие теории оказываются неспособными объяснить определённые
Из книги Идеальная теория [Битва за общую теорию относительности] автора Феррейра ПедроГЛАВА 14
РЕШЕНИЕ В ПОИСКЕ ПРОБЛЕМЫ ИЛИ МНОГИЕ ПРОБЛЕМЫ С ОДНИМ И ТЕМ ЖЕ РЕШЕНИЕМ?
ПРИМЕНЕНИЯ ЛАЗЕРОВ
В 1898 г.
г. Уэллс вообразил в своей книге «Война миров» захват Земли марсианами, которые использовали лучи смерти, способные без труда проходить через кирпичи, сжигать леса, и
II. Социальная сторона проблемы Эта сторона проблемы является, без сомнения, самой важной и самой интересной. Ввиду ее большой сложности мы ограничимся здесь лишь самыми общими соображениями.1. Изменения в мировой экономической географии.Как мы видели выше, стоимость
Из книги автора1.2. Астрономический аспект проблемы АКО Вопрос об оценках значимости астероидно-кометной опасности связан, в первую очередь, с нашим знанием о населенности Солнечной системы малыми телами, особенно теми, что могут столкнуться с Землей. Такие знания дает астрономия.
Из книги автора Из книги автора Из книги автораНовые проблемы космологии Вернемся к парадоксам нерелятивистской космологии. Вспомним, что причина гравитационного парадокса в том, что для однозначного определения гравитационного воздействия либо недостаточно уравнений, либо нет возможности корректно задать
Из книги автораГлава 9.
Проблемы унификации
В 1947 году только что окончивший аспирантуру Брайс Девитт встретился с Вольфгангом Паули и рассказал, что работает над квантованием гравитационного поля. Девитт не понимал, почему две великие концепции XX века – квантовая физика и общая теория
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Открытия современной физики
Выдающийся год
Заключение
Введение
Порой, если окунуться в изучение современной физики, можно подумать что ты попадаешь в неописуемую фантастику. Ведь в настоящее время физика может воплотить в жизнь практически любую идею, мысль или гипотезу. В данной работе предоставлены вашему вниманию практически самые выдающиеся достижения человека в физической науке. Из которых вытекает еще очень большое количество нераскрытых вопросов, над решением которых наверняка уже работают ученные.
Изучение современной физики всегда будет актуально . Так как знание последних открытий дает большое ускорение продвижению каких либо других исследований. И даже ошибочные теории помогут исследователю не наткнуться на эту ошибку, и не замедлит исследование. Целью данного проекта является изучение физики 21 века. Задачей же выступает изучения списка открытий во всех сферах физических наук. Выявление насущных проблем, задаваемые ученными, в современной физике. Объектом изучения выступают все значимые события в физике с 2000 по 2016 года. Предметом же являются более значимые открытия, признанные всемирной коллегией ученых. Вся работа была проведена методом анализа инженерно-технических журналов и книг физических наук.
Открытия современной физики
Не смотря на все открытия XX века, даже сейчас человечество в плане развития технологий и прогресса, видит лишь верхушку айсберга. Впрочем, это ничуть не остужает пыл ученых и исследователей различных мастей, а напротив – лишь подогревает их интерес.
Сегодня речь пойдет о нашем времени, которое все мы помним и знаем. Мы поговорим об открытиях, которые так или иначе стали настоящим прорывом в области науки и начнем, пожалуй, с самого значимого. Тут стоит оговориться, что самое значимое открытие не всегда значимо для обывателя, а в первую очередь важно для научного мира.
Первую позицию занимает совсем недавнее открытие, однако, его значимость для современной физики колоссальна, это открытие учеными «частицы-бога » или, как ее обычно называют – бозон Хиггса. По сути, открытие этой частицы объясняет причину возникновения массы у других элементарных частиц. Стоит отметить, что доказать существование бозона Хиггса пытались на протяжении 45 лет, однако удалось это сделать лишь недавно. Еще в 1964 году Питер Хиггс, в честь которого названа частица, предсказывал ее существование, однако практически доказать это не было возможности. Но 26 апреля 2011 года, по просторам интернета волной прошла новость о том, что с помощью Большого адронного коллайдера, находящегося рядом с Женевой, ученым, наконец, удалось обнаружить искомую и ставшую чуть ли не легендарной частицу.
Однако учеными это не сразу подтвердилось и лишь в июне 2012 года специалисты заявили о своей находке. Впрочем, к окончательному выводу пришли лишь в марте 2013 года, когда ученые ЦЕРН сделали заявление о том, что обнаруженная частица действительно является бозоном Хиггса. Не смотря на то, что открытие этой частицы стало знаковым для научного мира, практическое ее использование на данном этапе развития остается под вопросом. Сам Питер Хиггс комментируя возможность использования бозона сказал следующее «Существование бозона длится лишь что-то около одной квинтиллионной доли секунды, и мне сложно представить, как столько короткоживущую частицу можно использовать. Частицы, которые живут миллионную долю секунды, сейчас, впрочем, находят применение в медицине». Так, в свое время, известный английский физик-экспериментатор, на вопрос о пользе и практическом применении открытой им магнитной индукции сказал «А какая польза может быть от новорожденного ребенка?» и этим, пожалуй, закрыл данную тему.
Вторую позицию среди самых интересных, перспективных и амбициозных проектов человечества в XXI веке занимает расшифровка генома человека. Проект «Геном человека» не зря имеет славу самого важного проекта в сфере биологических исследований, а работа над ним началась еще в 1990 году, хотя стоит упомянуть о том, что данный вопрос рассматривался и в 80-ых годах XX века. Цель проекта была ясна – изначально планировалось определение последовательности более трех миллиардов нуклеотидов (нуклеотиды составляют ДНК), а так же определить более 20 тысяч генов в геноме человека. Впрочем, позже, несколько исследовательских групп расширили задачу. Стоит так же отметить, что исследование, завершившееся в 2006 году, израсходовало $3 млрд.
Этапы проекта можно разбить на несколько частей:
1990-ый год . Конгресс США выделяет средства на изучение генома человека.
1995-ый год . Публикуется первая полная последовательность ДНК живого организма.
Рассматривалась бактерия Haemophilusinfluenzae
1998-ой год . Публикуется первая последовательность ДНК многоклеточного организма. Рассматривался плоский червь Caenorhabditiselegans.
1999-ый год . На данном этапе расшифровано более двух десятков геномов.
2000-ый год . Было объявлено о «первой сборке генома человека» — первая реконструкция генома человека.
2001-ый год . Первый набросок генома человека.
2003-ий год . Полная расшифровка ДНК, остается расшифровать первую хромосому человека.
2006-ой год . Последний этап работы по расшифровке полного генома человека.
Несмотря на то, что ученые всего мира строили грандиозные планы на момент окончания проекта, ожидания не оправдались. На данный момент научная общественность признала проект провальным по своей сути, однако говорить, что он был абсолютно бесполезен ни в коем случае нельзя. Новые данные позволили ускорить темпы развития, как медицины, так и биотехнологии.
От начала третьего тысячелетия произошло множество открытий, повлиявшие на современную науку и на обывателей. Но многие ученные отметают их на второй план в сравнении с вышеупомянутыми открытиями. К этим достижениям можно отнести следующие.
1. За пределами Солнечной системы выявлено свыше 500 планет, и это, судя по всему, не предел. Это так называемые экзопланеты – планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы. Астрономы предсказывали их существование очень давно, однако первые надежные доказательства были получены лишь в 1992 году. С тех пор ученые нашли более трех сотен экзопланет, но ни одну из них им не удавалось наблюдать непосредственно. Выводы о том, что вокруг той или иной звезды обращается планета, исследователи делали на основании косвенных признаков. В 2008 году сразу две группы астрономов опубликовали статьи, в которых были приведены фотографии экзопланет. Все они относятся к классу “горячих Юпитеров”, однако сам факт того, что планету можно увидеть, позволяет надеяться, что когда-нибудь ученые смогут наблюдать планеты, размер которых сравним с Землей.
2. Впрочем, на данный момент метод непосредственной детекции экзопланет не является основным. Новый телескоп “Кеплер”, специально предназначенный для поиска планет у далеких звезд, использует одну из непрямых методик. А вот Плутон наоборот потерял статус планеты. Связано это с открытием в Солнечной системе нового объекта, размер которого на треть превышает размеры Плутона. Объекту дали имя Эрида и сначала хотели записать в качестве десятой планеты Солнечной системы. Однако в 2006 году Международный астрономический союз признал Эриду всего лишь карликовой планетой. В 2008 году была введена новая категория небесных тел – плутоиды, в которую была зачислена Эрида, а заодно и Плутон. Теперь астрономы признают в Солнечной системе всего восемь планет.
3. “Черные дыры” кругом . Ученые также установили, что Вселенная почти на четверть состоит из темной материи, а на обычную материю приходится всего около 4%. Считается, что эта загадочная субстанция, участвующая в гравитационном, но не участвующая в электромагнитном взаимодействии, составляет до 20 процентов всей массы Вселенной.
В 2006 году при изучении галактического скопления Пули были получены убедительные доказательства существования темной материи. Считать, что эти результаты, позже подтвержденные при наблюдении сверхскопления MACSJ0025, окончательно ставят точку в дискуссии о темной материи, пока рано. Однако, по мнению старшего научного сотрудника ГАИШ МГУ Сергея Попова, “это открытие дает серьезнейшие аргументы в пользу ее существования и ставит перед альтернативными моделями проблемы, которые им будет трудно решить”.
4. Вода на Марсе и Луне . Доказано, что на Марсе была вода в достаточном количестве для возникновения жизни. Третьего места в списке удостоилась марсианская вода. Подозрения, что когда-то на Марсе климат был намного более влажным, чем сейчас, у ученых появились давно. На фотографиях поверхности планеты было обнаружено множество структур, которые могли быть оставлены потоками воды. Первые по-настоящему серьезные свидетельства того, что вода на Марсе есть и сейчас, были получены в 2002 году.
Орбитальный аппарат “Марс Одисси” (MarsOdyssey) нашел под поверхностью планеты залежи водяного льда. Через шесть лет зонд “Феникс”, севший вблизи северного полюса Марса 26 мая 2008 года, смог получить воду из марсианского грунта, нагрев его в своей печи.
Вода относится к числу так называемых биомаркеров – веществ, которые являются потенциальными указателями на обитаемость планеты. Еще три биомаркера – это кислород, углекислый газ и метан. Последний присутствует на Марсе в большом количестве, однако он одновременно увеличивает и уменьшает шансы Красной планеты на наличие жизни. Совсем недавно воду нашли еще на одном нашем соседе по Солнечной системе. Сразу несколько аппаратов подтвердили, что молекулы воды или их “остатки” – гидроксильные ионы – рассеяны по всей поверхности Луны. Постепенное исчезновение белой субстанции (льда) в вырытой “Фениксом” траншее было еще одним косвенным доказательством наличия на Марсе замерзшей воды.
5. Эмбрионы спасают мир .
Право занять пятое место в рейтинге было отдано новой методике получения эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), которая не вызывает вопросов у многочисленных комитетов по этике (точнее будет сказать, вызывает меньше вопросов). ЭСК потенциально способны превращаться в любые клетки организма. Они обладают огромным потенциалом для лечения множества заболеваний, связанных с гибелью каких-либо клеток (например, болезнь Паркинсона). Кроме того, из ЭСК, теоретически, можно выращивать новые органы. Однако пока ученые не очень хорошо умеют “управлять” развитием ЭСК. Для того чтобы освоить эту практику, необходимы многочисленные исследования. Основным препятствием для их проведения до сих пор считалось отсутствие источника, способного давать необходимое количество ЭСК. Эмбриональные стволовые клетки присутствуют только у эмбрионов на ранних стадиях развития. Позже ЭСК теряют способность становиться всем чем угодно. Эксперименты с использованием эмбрионов запрещены в большинстве стран. В 2006 году японским ученым под руководством Синя Яманаки (ShinyaYamanaka) удалось превратить в ЭСК клетки соединительной ткани.
В качестве волшебного эликсира исследователи использовали четыре гена, которые вводились в геном фибробластов. В 2009 году биологи провели эксперимент, доказывающий, что по своим свойствам такие “новообращенные” стволовые клетки аналогичны настоящим.
6. Биороботы уже реальность . На шестом месте оказались новые технологии, позволяющие людям управлять протезами в буквальном смысле силой мысли. Работы над созданием таких методик ведутся давно, но значимые результаты стали появляться лишь в последние годы. Например, в 2008 году при помощи электродов, вживленных в мозг, обезьяна смогла управлять механической рукой-манипулятором. Четырьмя годами ранее американские специалисты научили добровольцев руководить действиями персонажей компьютерной игры без джойстиков и клавиатуры. В отличие от опытов с обезьянами, здесь ученые считывали сигналы мозга, не вскрывая черепную коробку. В 2009 году в СМИ появились сообщения о человеке, который освоил управление протезом, соединенным с нервами плеча (предплечье и кисть он потерял в автокатастрофе).
7. Создан робот с биологическим мозгом . В середине августа 2010 ученые из университета Ридинга сообщили о создании робота, управляемого биологическим мозгом. Его мозг сформирован из искусственно выращенных нейронов, которые размещаются на мультиэлектродном массиве. Этот массив представляет собой лабораторную кювету приблизительно с 60 электродами, которые получают электрические сигналы, генерируемые клетками. Затем они используются для инициации движения робота. Сегодня уже исследователи наблюдают за обучением мозга, хранением воспоминаний и доступом к ним, что позволит лучше понять механизмы болезней Альцгеймера, Паркинсона, а также состояний, возникающих при инсультах и травмах мозга. Этот проект дает поистине уникальную возможность пронаблюдать за объектом, который, возможно, способен проявлять сложное поведение и вместе с тем остается тесно связанным с деятельностью отдельных нейронов. Сейчас ученые работают над тем, чтобы заставить робота учиться, используя различные сигналы при движении к заранее определенным позициям. Предполагается, что по мере обучения можно будет показать, как воспоминания проявляются в мозге, когда робот передвигается по знакомой территории. Как подчеркивают исследователи, роботом управляют исключительно мозговые клетки. Никакого дополнительного управления ни человек, ни компьютер не осуществляет. Возможно, всего через несколько лет эту технологию уже можно будет применять для передвижения парализованных людей в экзоскелетах, прикрепленных к их телу, считает ведущий сотрудник проекта, профессор нейробиологии Университета им. Дюка Мигуэль Николелис. Подобные опыты прошли и в Аризонском университете. Там Чарльз Хиггинс сообщил о создании робота, управляемого мозгом и глазами бабочки. Ему удалось подсоединить электроды к зрительным нейронам мозга бабочки-бражника, подключить их к роботу, и он реагировал на то, что видела бабочка. Когда к ней что-то приближалось, робот уходил в сторону. На основании достигнутых успехов Хиггинс предположил, что через 10-15 лет реальностью станут “гибридные” компьютеры, использующие сочетание технологии и живой органической материи и конечно это один из возможных путей к интеллектуальному бессмертию.
8. Невидимость . Еще одним громким достижением является открытие материалов, которые делают предметы невидимыми, заставляя свет огибать материальные объекты. Оптические физики разработали концепцию плаща, настолько преломляющего световые лучи, что одетый в него человек становится практически невидимым. Уникальность данного проекта в том, что искривлением света в материале можно управлять при помощи дополнительного лазерного излучателя. Человек, одетый в такой плащ, не будет замечен стандартными камерами наблюдения, утверждают разработчики. При этом в самом уникальном устройстве фактически происходят процессы, которые должны быть характерны для машины времени – изменение соотношения пространства и времени за счет управляемой скорости света. В настоящее время специалистам уже удалось сделать опытный образец, длина фрагмента материала составляет около 30 сантиметров. И такой мини-плащ позволяет скрывать события, происходившие в течение 5 наносекунд.
9. Глобальное потепление . Точнее, доказательствам, подтверждающим реальность этого процесса. В последние годы тревожные новости приходили практически со всех концов света. Площадь арктических и антарктических ледников сокращается со скоростью, опережающей “мягкие” сценарии изменения климата. Пессимистично настроенные экологи предсказывают, что Северный полюс будет летом полностью очищаться от ледяного покрова уже к 2020 году. Особую тревогу у климатологов вызывает Гренландия. По некоторым данным, если она продолжит таять с той же скоростью, что и сейчас, то к концу века ее вклад в поднятие уровня мирового океана составит 40 сантиметров. Из-за сокращения площади ледников и изменения их конфигурации Италия и Швейцария уже были вынуждены перерисовать свою границу, проложенную в Альпах. Одной из итальянских жемчужин – прекрасной Венеции – предсказали затопление к концу нынешнего столетия. Одновременно с Венецией под воду может уйти Австралия.
10. Квантовый компьютер . Это гипотетическое вычислительное устройство, существенно использующее при работе квантово-механические эффекты, такие как квантовая запутанность и квантовый параллелизм. Идея квантовых вычислений, впервые высказанная Ю. И. Маниным и Р. Фейнманом состоит в том, что квантовая система из L двухуровневых квантовых элементов (кубитов) имеет 2 L линейно независимых состояний, а значит, вследствие принципа квантовой суперпозиции, 2 L -мерное гильбертово пространство состояний. Операция в квантовых вычислениях соответствует повороту в этом пространстве. Таким образом, квантовое вычислительное устройство размером L кубит может выполнять параллельно 2 L операций.
11. Нанотехнология . Область прикладной науки и техники, имеющая дело с объектами размером менее100 нанометров (1 нанометр равен 10 ?9 метра). Нанотехнология качественно отличается от традиционных инженерных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические, технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно-слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул, квантовые эффекты. В практическом аспекте это технологии производства устройств и их компонентов, необходимых для создания, обработки и манипуляции частицами, размеры которых находятся в пределах от 1 до 100нанометров. Однако нанотехнология сейчас находится в начальной стадии развития, поскольку основные открытия, предсказываемые в этой области, пока не сделаны. Тем не менее, проводимые исследования уже дают практические результаты. Использование в нанотехнологии передовых научных достижений позволяет относить её к высоким технологиям.
Выдающийся год
За последние 16 лет изучения физических наук, особым образом ярко выделяется 2012 год. Этот год действительно можно назвать годом, когда сбылись многие предсказания, сделанные физиками ранее. То есть он может вполне претендовать на звание года, во время которого сбылись мечты ученых прошлого.2012год был отмечен серией прорывов в области теоретической и экспериментальной физики. Некоторые ученые считают, что он был вообще переломным — его открытия вывели мировую науку на новый уровень. Но все-таки какие из них оказались наиболее значимыми? Свою версию топ-10 в области физики предлагает авторитетный научный журнал PhysicsWorld. частица геном бозон хиггс
На первое место издание, конечно же, поставило обнаружение частицы, похожей на бозон Хиггса, коллаборациями ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере (БАК). Как мы помним, открытие частицы, предсказанной почти полвека назад, должно было завершить экспериментальное подтверждение Стандартной модели. Вот почему многие ученые сочли обнаружение неуловимого бозона важнейшим прорывом в физике XXI века.
Бозон Хиггса был так важен ученым, потому что его поле позволяет объяснить, как сразу после Большого взрыва оказалась нарушена электрослабая симметрия, после чего элементарные частицы вдруг приобрели массу. Парадоксально, но одной из самых главных загадок для экспериментаторов долгое время оставалась ни что иное, как масса этого бозона, поскольку Стандартная модель не может ее предсказать. Приходилось действовать методом проб и ошибок, однако в итоге два эксперимента на БАК независимо друг от друга обнаружили частицу с массой около 125 ГэВ/сІ. Причем достоверность данного события достаточна велика. Следует заметить, что в бочку меда все-таки прокралась небольшая ложка дегтя — до сих пор далеко не все уверены, что найденный физиками бозон является хиггсовским. Так, остается неясным, чему равен спин этой новой частицы. Согласно Стандартной модели, он должен быть нулевым, но есть вероятность, что он может быть равен 2 (вариант с единицей уже исключен). Обе коллаборации считают, что эту проблему можно решить путем анализа имеющихся данных. Джо Инкандела, представляющий CMS, прогнозирует, что результаты измерения спина с уровнем достоверности 3-4у могут быть представлены уже в середине 2013 года. Кроме того, есть некоторые сомнения относительно ряда каналов распада частицы — в некоторых случаях этот бозон распадался не так, как было предсказано все той же Стандартной моделью. Однако сотрудники коллабораций считают, что и это удастся прояснить, сделав более точный анализ результатов. Кстати, на ноябрьской конференции в Японии сотрудники БАК предоставили данные анализа новых столкновений с энергией 8 ТэВ, которые были произведены после июльского объявления. И то, что получилось в результате, говорило в пользу того, что летом был найден все же бозон Хиггса, а не какая-то другая частица. Впрочем, даже если все же это не тот бозон, все равно, по мнению PhysicsWorld, коллаборации ATLAS и CMS заслуживают награды. Ибо в истории физики еще не было столь масштабных экспериментов, в которых были бы задействованы тысячи человек и которые продолжались бы два десятилетия. Впрочем, возможно, такой наградой будет заслуженный продолжительный отдых. Сейчас протонные столкновения прекращены, и достаточно надолго — как видите, если бы даже пресловутый “конец света” был реальностью, то коллайдер точно был бы в нем не виноват, поскольку в это время он стоял выключенным В январе-феврале 2013 года на нем с той же энергией будут проведено несколько экспериментов по столкновению протонов с ионами свинца, а затем ускоритель остановят на два года для модернизации, чтобы после вновь запустить, доведя энергию экспериментов до 13 ТэВ.
Второе место журнал отдал группе ученых из Делфтского и Эйндховенского технологического университетов (Нидерланды) под руководством Лео Коувенховена, которые в этом году первыми заметили признаки доселе неуловимых фермионов Майораны в твердом теле. Эти забавные частицы, существование которых предсказал еще в 1937 году физик Этторе Майорана, интересны тем, что они могут одновременно выступать в роли своих собственных античастиц. Предполагается также, что фермионы Майораны могут входить в состав загадочной темной материи. Неудивительно, что их экспериментального обнаружения ученые ждали не меньше, чем открытия бозона Хиггса.
На третье место журнал поместил работу физиков из коллаборации BaBar на коллайдере PEP-II Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США). И что самое интересное, эти ученые опять-таки экспериментально подтвердили предсказание, сделанное 50 лет тому назад — они доказали, что при распаде B-мезонов происходит нарушение Т-симметрии (так называют соотношение между прямым и обратным процессом в обратимых явлениях). В итоге исследователи выяснили, что при переходах между квантовыми состояниями B0-мезона их скорость варьируется.
На четвертом месте снова проверка давнего предсказания. Еще 40 лет назад советские физики Рашид Сюняев и Яков Зельдович рассчитали, что движение скоплений далеких галактик можно наблюдать путем измерения небольшого сдвига температуры реликтового излучения. И вот лишь в этом году это удалось осуществить на практике Нику Хэнду из Калифорнийского университета в Беркли (США), его коллеге и шестиметровому телескопу ACT (AtacamaCosmologyTelescope) в рамках проекта “Спектроскопическое исследование барионных колебаний”.
Пятое место заняло исследование группы Алларда Моска из Института нанотехнологий MESA+ и Университета Твенте (Нидерланды). Ученые предложили новый способ исследования процессов, происходящих в организмах живых существ, который менее вреден и более точен, чем известная всем рентгенография. Ученым удалось, используя эффект лазерного спекла (так называется случайная интерференционная картина, образующаяся при взаимной интерференции когерентных волн, имеющих случайные сдвиги фаз и случайный же набор интенсивностей), разглядеть микроскопические флюоресцирующие объекты сквозь несколько миллиметров непрозрачного материала. Нет нужды упоминать, что подобная технология тоже была предсказана несколькими десятилетиями раньше.
На шестом месте уверенно обосновались исследователи Марк Оксборроу из Национальной физической лаборатории, Джонатан Бризу и Нил Алфорд из Имперского колледжа Лондона (Великобритания). Им удалось построить то, о чем также мечтали долгие годы — мазер (квантовый генератор, излучающий когерентные электромагнитные волны сантиметрового диапазона), способный работать при комнатной температуре. До сих пор эти приборы приходилось охлаждать до чрезвычайно низкой температуры с помощью жидкого гелия, что делало нерентабельным их коммерческое использование. А теперь мазеры можно будет применять в телекоммуникациях и системах создания сверхточных изображений.
Седьмое место заслуженно присудили группе физиков из Германии и Франции, которые смогли установить связь между термодинамикой и теорией информации. Еще в 1961 году Рольф Ландауэр доказывал, что стиранию информации сопутствует рассеяние тепла. И вот в этом году это предположение экспериментально подтвердили ученые Антуан Беру, Артак Аракелян, Артем Петросян, Серджио Силлиберто, Рауль Деллиншнайдер и Эрик Лутц.
Австрийские физики Антон Цайлингер, Роберт Фиклер и их коллеги из Венского университета (Австрия), которые смогли запутать фотоны с орбитальным квантовым числом вплоть до 300, что в десять с лишним раз больше предыдущего рекорда, попали на восьмое место . Данное открытие имеет на только теоретический, но и практический выход — подобные “запутанные” фотоны смогут стать носителями информации в квантовых компьютерах и в системе оптической кодировки связи, а также в дистанционном зондировании.
На девятое место попала группе физиков под руководством Дэниэла Стэнсила из Университета Северной Каролины (США). Ученые работали с нейтринным лучом NuMI Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми и детектором MINERvA. В итоге им удалось передать информацию при помощи нейтрино более чем на километр. Хотя скорость передачи была невелика (0,1 б/с), сообщение приняли почти без ошибок, что подтверждает принципиальную возможность связи на основе нейтрино, которую можно использовать при общении с космонавтами не только на соседней планете, но даже и в другой галактике. Кроме того, это открывает большие перспективы для нейтринного сканирования Земли — новой технологии поиска полезных ископаемых, а также для выявления землетрясений и вулканической активности на ранних стадиях.
Завершает же топ-10 журнала PhysicsWorld открытие, сделанное физиками из США — Чжун Линь Ваном и его коллегами из Технологического института штата Джорджия. Они разработали устройство, которое добывает энергию из ходьбы и прочих движений и, конечно же, запасает ее. И хотя такой способ был известен и раньше, но на десятое место эта группа исследователей попала за то, что им впервые удалось научиться преобразовывать механическую энергию непосредственно в химическую потенциальную, минуя стадию электрической.
Нерешённые проблемы современной физики
Ниже приведён список нерешённых проблем современной фи зики . Некоторые из этих проблем носят теоретический характер. Это означает, что существующие теории оказываются неспособными объяснить определённые наблюдаемые явления или экспериментальные результаты. Другие проблемы являются экспериментальными, а это означает, что имеются трудности в создании эксперимента по проверке предлагаемой теории или по более подробному исследованию какого-либо явления. Следующие проблемы являются либо фундаментальными теоретическими проблемами, либо теоретическими идеями, для которых отсутствуют экспериментальные данные. Некоторые из этих проблем тесно взаимосвязаны. Например, дополнительные измерения или суперсимметрия могут решить проблему иерархии. Считается, что полная теория квантовой гравитации способна ответить на бомльшую часть из перечисленных вопросов (кроме проблемы острова стабильности).
1. Квантовая гравитация . Можно ли квантовую механику и общую теорию относительности объединить в единую самосогласованную теорию (возможно, это квантовая теория поля)? Является ли пространство-время непрерывным или оно дискретно? Будет ли самосогласованная теория использовать гипотетический гравитон или она будет полностью продуктом дискретной структуры пространства-времени (как в петлевой квантовой гравитации)? Существуют ли отклонения от предсказаний ОТО для очень малых или очень больших масштабов или в других чрезвычайных обстоятельствах, которые вытекают из теории квантовой гравитации?
2. Чёрные дыры , исчезновение информации в чёрной дыре , излучение Хокинга . Производят ли чёрные дыры тепловое излучение, как это предсказывает теория? Содержит ли это излучение информацию об их внутренней структуре, как это предполагает дуальность тяготение-калибровочная инвариантность, или нет, как следует из оригинального расчета Хокинга? Если нет и чёрные дыры могут непрерывно испаряться, то что происходит с информацией, хранящейся в них (квантовая механика не предусматривает уничтожение информации)? Или излучение в какой-то момент остановится, когда от чёрной дыры мало что останется? Есть ли какой-либо другой способ исследования их внутренней структуры, если такая структура вообще существует? Выполняется ли закон сохранения барионного заряда внутри чёрной дыры? Неизвестно доказательство принципа космической цензуры, а также точная формулировка условий, при которых он выполняется. Отсутствует полная и законченная теория магнитосферы черных дыр. Неизвестна точная формула для вычисления числа различных состояний системы, коллапс которой приводит к возникновению черной дыры с заданными массой, моментом количества движения и зарядом. Неизвестно доказательство в общем случае “теоремы об отсутствии волос” у чёрной дыры.
3. Размерность пространства-времени . Существуют ли в природе дополнительные измерения пространства-времени, кроме известных нам четырёх? Если да, то каково их количество? Является ли размерность «3+1» (или более высокая) априорным свойством Вселенной или она является результатом других физических процессов, как предполагает, например, теория причинной динамической триангуляции? Можем ли мы экспериментально «наблюдать» высшие пространственные измерения? Справедлив ли голографический принцип, по которому физика нашего «3+1»-мерного пространства-времени эквивалентна физике на гиперповерхности с размерностью «2+1»?
4. Инфляционная модель Вселенной . Верна ли теория космической инфляции, и если да, то каковы подробные детали этой стадии? Что представляет собой гипотетическое инфлатонное поле, ответственное за рост инфляции? Если инфляция произошла в одной точке, является ли это началом самоподдерживающегося процесса за счёт инфляции квантово-механических колебаний, который будет продолжаться в совершенно другом, удалённом от этой точки месте?
5. Мультивселенная . Существуют ли физические причины существования других вселенных, которые принципиально ненаблюдаемы? Например: существуют ли квантово-механические «альтернативные истории» или «множество миров»? Существуют ли «другие» вселенные с физическими законами, являющимися результатом альтернативных способов нарушения очевидной симметрии физических сил при высоких энергиях, расположенные, возможно, невероятно далеко из-за космической инфляции? Могли ли другие вселенные влиять на нашу, вызвав, например, аномалии в распределении температуры реликтового излучения? Является ли оправданным использование антропного принципа для решения глобальных космологических дилемм?
6. Принцип космической цензуры и гипотеза защиты хронологии . Могут ли сингулярности, не скрывающиеся за горизонтом событий и известные как «голые сингулярности», возникать из реалистичных начальных условий, или же можно доказать какую-то версию «гипотезы космической цензуры» Роджера Пенроуза, в которой предполагается, что это невозможно? В последнее время появились факты в пользу несостоятельности гипотезы космической цензуры, а значит голые сингулярности должны встречаться гораздо чаще, чем только лишь как экстремальные решения уравнений Керра — Ньюмена, тем не менее неоспоримых доказательств этому представлено ещё не было. Аналогично, будут лизамкнутые времениподобные кривые, которые возникают в некоторых решениях уравнений общей теории относительности (и которые предполагают возможность путешествия во времени в обратном направлении) исключены теорией квантовой гравитации, которая объединяет общую теорию относительности с квантовой механикой, как предполагает «гипотеза защиты хронологии» Стивена Хокинга?
7. Ось времени . Что могут сказать нам о природе времени явления, которые отличаются друг от друга хождением по времени вперёд и назад? Чем время отличается от пространства? Почему нарушения CP-инвариантности наблюдаются только в некоторых слабых взаимодействиях и более нигде? Являются ли нарушения CP-инвариантности следствием второго закона термодинамики или же они являются отдельной осью времени? Есть ли исключения из принципа причинности? Является ли прошлое единственно возможным? Является ли настоящий момент физически отличным от прошлого и будущего или это просто результат особенностей сознания? Как люди научились договариваться о том, что является настоящим моментом? (См. также ниже Энтропия (ось времени)).
8. Локальность . Существуют ли нелокальные явления в квантовой физике? Если существуют, не имеют ли они ограничения в передаче информации, или: может ли энергия и материя также двигаться по нелокальному пути? При каких условиях наблюдаются нелокальные явления? Что влечёт наличие или отсутствие нелокальных явлений для фундаментальной структуры пространства-времени? Как это связано с квантовой сцепленностью? Как это истолковать с позиций правильной интерпретации фундаментальной природы квантовой физики?
9. Будущее Вселенной . Движется ли Вселенная по направлению к Большому замерзанию, Большому разрыву, Большому сжатию или Большому отскоку? Является ли наша Вселенная частью бесконечно повторяющейся циклической модели?
10. Проблема иерархии . Почему гравитация является такой слабой силой? Она становится большой только в планковском масштабе, для частиц с энергией порядка 10 19 ГэВ, что гораздо выше электрослабого масштаба (в физике низких энергий доминирующей является энергия в 100 ГэВ). Почему эти масштабы так сильно отличаются друг от друга? Что мешает величинам электрослабого масштаба, таким как масса бозона Хиггса, получать квантовые поправки на масштабах порядка планковских? Являются ли решением этой проблемы суперсимметрия, дополнительные измерения или просто антропная тонкая настройка?
11. Магнитный монополь . Существовали ли частицы — носители «магнитного заряда» в какие-либо прошлые эпохи с более высокими энергиями? Если да, то есть ли какие-либо на сегодняшний день? (Поль Дирак показал, что наличие некоторых типов магнитных монополей могло бы объяснить квантование заряда.)
12. Распад протона и Великое объединение . Как можно объединить три различных квантово-механических фундаментальных взаимодействия квантовой теории поля? Почему легчайший барион, являющийся протоном, абсолютно стабилен? Если же протон нестабилен, то каков его период полураспада?
13. Суперсимметрия . Реализована ли суперсимметрия пространства в природе? Если да, то каков механизм нарушения суперсимметрии? Стабилизирует ли суперсимметрия электрослабый масштаб, предотвращая высокие квантовые поправки? Состоит ли тёмная материя из лёгких суперсимметричных частиц?
14. Поколения материи . Существует ли более трёх поколений кварков и лептонов? Связано ли число поколений с размерностью пространства? Почему вообще существуют поколения? Существует ли теория, которая могла бы объяснить наличие массы у некоторых кварков и лептонов в отдельных поколениях на основании первых принципов (теория взаимодействия Юкавы)?
15. Фундаментальная симметрия и нейтрино . Какова природа нейтрино, какова их масса и как они формировали эволюцию Вселенной? Почему сейчас во Вселенной обнаруживается вещества больше, чем антивещества? Какие невидимые силы присутствовали на заре Вселенной, но исчезли из поля зрения в процессе развития Вселенной?
16. Квантовая теория поля . Совместимы ли принципы релятивистской локальной квантовой теории поля с существованием нетривиальной матрицы рассеяния?
17. Безмассовые частицы . Почему безмассовые частицы без спина не существуют в природе?
18. Квантовая хромодинамика . Каковы фазовые состояния сильно взаимодействующей материи и какую роль они играют в космосе? Каково внутреннее устройство нуклонов? Какие свойства сильно взаимодействующей материи предсказывает КХД? Что управляет переходом кварков и глюонов в пи-мезоны и нуклоны? Какова роль глюонов и глюонного взаимодействия в нуклонах и ядрах? Что определяет ключевые особенности КХД и каково их отношение к природе гравитации и пространства-времени?
19. Атомное ядро и ядерная астрофизика . Какова природа ядерных сил, которая связывает протоны и нейтроны в стабильные ядра и редкие изотопы? Какова причина соединения простых частиц в сложные ядра? Какова природа нейтронных звёзд и плотной ядерной материи? Каково происхождение элементов в космосе? Что такое ядерные реакции, которые движут звёзды и приводят к их взрывам?
20. Остров стабильности . Какое самое тяжёлое из стабильных или метастабильных ядер может существовать?
21. Квантовая механика и принцип соответствия (иногда называемый квантовым хаосом ) . Есть ли предпочтительные интерпретации квантовой механики? Как квантовое описание реальности, которое включает в себя такие элементы, как квантовая суперпозиция состояний и коллапс волновой функции или квантовая декогеренция, приводят к реальности, которую мы видим? Сформулировать то же самое можно с помощью проблемы измерения: что представляет собой «измерение», которое заставляет волновую функцию сваливаться в определённое состояние?
22. Физическая информация . Существуют ли физические феномены, такие как чёрные дыры или коллапс волновой функции, которые безвозвратно уничтожают информацию о своих предшествующих состояниях?
23. Теория всего (« Теории Великого объединения ») . Существует ли теория, которая объясняет значения всех фундаментальных физических констант? Существует ли теория, которая объясняет, почему калибровочная инвариантность стандартной модели такая, как она есть, почему наблюдаемое пространство-время имеет 3 + 1 измерения, и поэтому законы физики таковы, как они есть? Меняются ли с течением времени «фундаментальные физические константы»? Являются ли какие-нибудь частицы в стандартной модели физики элементарных частиц на самом деле состоящими из других частиц, связанных настолько сильно, что их невозможно наблюдать при современных экспериментальных энергиях? Существуют ли фундаментальные частицы, которые ещё не наблюдались, и если да, то какие они и каковы их свойства? Существуют ли ненаблюдаемые фундаментальные силы, которые предполагает теория, объясняющие другие нерешённые проблемы физики?
24. Калибровочная инвариантность . Существуют ли реально неабелевы калибровочные теории со щелью в спектре масс?
25. CP-симметрия . Почему не сохраняется CP-симметрия? Почему она сохраняется в большинстве наблюдаемых процессов?
26. Физика полупроводников . Квантовая теория полупроводников не может точно вычислить ни одной постоянной полупроводника.
27. Квантовая физика . Неизвестно точное решение уравнения Шредингера для многоэлектронных атомов.
28. При решении задачи о рассеянии двух пучков на одном препятствии сечение рассеяния получается бесконечно большим.
29. Фейнманиум: Что будет происходить с химическим элементом, атомный номер которого окажется выше 137, вследствие чего 1s 1 -электрону придётся двигаться со скоростью, превышающей скорость света (согласно модели атома Бора)? Является ли «Фейнманиум» последним химическим элементом, способным существовать физически? Проблема может проявиться приблизительно на 137 элементе, где расширение дистрибуции заряда ядра достигает финальной точки. Смотрите статью Расширенная периодическая таблица элементов и секцию Relativistic effects.
30. Статистическая физика . Отсутствует систематическая теория необратимых процессов, дающая возможность проводить количественные расчёты для любого заданного физического процесса.
31. Квантовая электродинамика . Существуют ли гравитационные эффекты, вызываемые нулевыми колебаниями электромагнитного поля? Неизвестно, как при вычислениях квантовой электродинамики в области высоких частот одновременно выполнить условия конечности результата, релятивистской инвариантности и суммы всех альтернативных вероятностей, равной единице.
32. Биофизика . Отсутствует количественная теория для кинетики конформационной релаксации белковых макромолекул и их комплексов. Отсутствует законченная теория электронного переноса в биологических структурах.
33. Сверхпроводимость . Невозможно теоретически предсказать, зная структуру и состав вещества, перейдёт ли оно в сверхпроводящее состояние с понижением температуры.
Заключение
Итак, физика нашего времени стремительно прогрессирует. В современном мире появилась уйма различных оборудований с помощью которых возможно провести практический любой эксперимент. За какие-то 16 лет наука совершила просто фундаментальный скачек вперед. С каждым новым открытием или подтверждением старой гипотезы, появляется огромное количество вытекающих вопросов. Именно это не дает погаснуть у ученных пыл исследований. Все это здорово, однако немножко обидно за то, что в списке самых выдающихся открытий нет ни одного достижения Казахстанских исследователей.
Список использованной литературы
1. Фейнман Р. Ф. Квантовая механика и интегралы по траекториям. М.: Мир, 1968. 380 с.
2. Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и планет. М.: Наука, 1978. 192 с.
3. Мендельсон К. Физика низких температур. М.: ИЛ, 1963. 230 с.
4. Блюменфельд Л.А. Проблемы биологической физики. М.: Наука, 1974. 335 с.
5. Кресин В.З. Сверхпроводимость и сверхтекучесть. М.: Наука, 1978. 192 с.
6. Смородинский Я.А. Температура. М.: Наука, 1981. 160 с.
7. Тябликов С.В. Методы квантовой теории магнетизма. М.: Наука, 1965. 334 с.
8. Боголюбов Н.Н., Логунов А.А., Тодоров И. Т. Основы аксиоматического подхода в квантовой теории поля. М.: Наука, 1969. 424 с.
9. Кейн Г. Современная физика элементарных частиц. М.: Мир, 1990. 360 с. ISBN 5-03-001591-4.
10. Смородинский Я. А. Температура. М.: ТЕРРА-Книжный клуб, 2008. 224 с. ISBN 978-5-275-01737-3.
11. Широков Ю. М., Юдин Н. П. Ядерная физика. М.: Наука, 1972. 670 с.
12. Садовский М. В. Лекции по квантовой теории поля. М.: ИКИ, 2003. 480 с.
13. Румер Ю. Б., Фет А. И. Теория групп и квантованные поля. М.: Либроком, 2010. 248 с. ISBN 978-5-397-01392-5.
14. Новиков И.Д., Фролов В.П. Физика черных дыр. М.: Наука, 1986. 328 с.
15. http://dic.academic.ru/.
16. http://www.sciencedebate2008.com/.
17. http://www.pravda.ru/.
18. http://felbert.livejournal.com/.
19. http://antirelativity.workfromhome.com.ua/.
Размещено на Allbest.ru
…Подобные документы
Фундаментальные физические взаимодействия. Гравитация. Электромагнетизм. Слабое взаимодействие. Проблема единства физики. Классификация элементарных частиц. Характеристики субатомных частиц. Лептоны. Адроны. Частицы – переносчики взаимодействий.
дипломная работа , добавлен 05.02.2003
Основные понятия, механизмы элементарных частиц, виды их физических взаимодействий (гравитационных, слабых, электромагнитных, ядерных). Частицы и античастицы. Классификация элементарных частиц: фотоны, лептоны, адроны (мезоны и барионы). Теория кварков.
курсовая работа , добавлен 21.03.2014
Основные характеристики и классификация элементарных частиц. Виды взаимодействий между ними: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Состав атомных ядер и свойства. Кварки и лептоны. Способы, регистрация и исследования элементарных частиц.
курсовая работа , добавлен 08.12.2010
Основные подходы к классификации элементарных частиц, которые по видам взаимодействий делятся на: составные, фундаментальные (бесструктурные) частицы. Особенности микрочастиц с полуцелым и целым спином. Условно истинно и истинно элементарные частицы.
реферат , добавлен 09.08.2010
Характеристика методов наблюдения элементарных частиц. Понятие элементарных частиц, виды их взаимодействий. Состав атомных ядер и взаимодействие в них нуклонов. Определение, история открытия и виды радиоактивности. Простейшие и цепные ядерные реакции.
реферат , добавлен 12.12.2009
Элементарная частица – частица без внутренней структуры, то есть не содержащая других частиц. Классификация элементарных частиц, их символы и масса. Цветовой заряд и принцип Паули. Фермионы как базовые составляющие частицы всей материи, их виды.
презентация , добавлен 27.05.2012
Структуры и свойства материй первого типа. Структуры и свойства материй второго типа (элементарные частицы). Механизмы распада, взаимодействия и рождения элементарных частиц. Аннигиляция и выполнение зарядового запрета.
реферат , добавлен 20.10.2006
Область горения частицы топлива в топке котельного агрегата при заданной температуре. Расчет времени выгорания частиц топлива. Условия выгорания коксовой частицы в конечной части прямоточного факела. Расчет константы равновесия реакции, метод Владимирова.
курсовая работа , добавлен 26.12.2012
Определение начальной энергии частицы фосфора, длины стороны квадратной пластины, заряда пластины и энергии электрического поля конденсатора. Построение зависимости координаты частицы от ее положения, энергии частицы от времени полета в конденсаторе.
задача , добавлен 10.10.2015
Исследование особенностей движения заряженной частицы в однородном магнитном поле. Установление функциональной зависимости радиуса траектории от свойств частицы и поля. Определение угловой скорости движения заряженной частицы по круговой траектории.
Экология жизни. Помимо стандартных логических задач вроде «если дерево падает в лесу и никто не слышит, издает ли оно звук?», бесчисленные загадки
Помимо стандартных логических задач вроде «если дерево падает в лесу и никто не слышит, издает ли оно звук?», бесчисленные загадки продолжают волновать умы людей, занятых во всех дисциплинах современной науки и гуманитарных науках.
Вопросы вроде «существует ли универсальное определение «слова»?», «существует ли цвет физически или проявляется только у нас в умах?» и «какова вероятность, что солнце встанет завтра?» не дают людям спать. Мы собрали эти вопросы во всех сферах: медицине, физике, биологии, философии и математике, и решили задать их вам. Сможете ответить?
Почему клетки совершают самоубийство?
Биохимическое событие, известное как апоптоз, иногда называют «запрограммированной смертью клетки» или «клеточным суицидом». По причинам, которые наука в полной мере не осознает, клетки обладают возможностью «решить умереть» весьма организованным и ожидаемым образом, который полностью отличается от некроза (клеточной смерти, вызванной болезнью или травмой). Порядка 50-80 миллиардов клеток умирают в результате запрограммированной смерти клеток в человеческом организме каждый день, но механизм, который за ними стоит, и даже само это намерение непонятны в полной мере.
С одной стороны, слишком много запрограммированных смертей клеток приводит к атрофии мышц и к мышечной слабости, с другой же – отсутствие должного апоптоза позволяет клеткам пролиферировать, что может привести к раку. Общая концепция апоптоза была впервые описана немецким ученым Карлом Фогтом в 1842 году. С тех пор в понимании этого процесса был достигнут нехилый прогресс, но полноценного объяснения ему так и нет.
Вычислительная теория сознания
Некоторые ученые приравнивают деятельность ума к способу, которым компьютер обрабатывает информацию. Таким образом, в середине 60-х годов была разработана вычислительная теория сознания, и человек начал бороться с машиной всерьез. Проще говоря, представьте, что ваш мозг – это компьютер, а сознание – операционная система, которая им управляет.
Если погрузиться в контекст информатики, аналогия будет простой: в теории, программы выдают данные, основанные на серии входной информации (внешние раздражители, взгляд, звук и т. д.) и памяти (которую можно одновременно посчитать физическим жестким диском и нашей психологической памятью). Программы управляются алгоритмами, которые имеют конечное число шагов, повторяющихся в соответствии с различными вводными. Как и мозг, компьютер должен делать репрезентации того, что не может физически рассчитать – и это один из сильнейших аргументов в пользу этой теории.
Тем не менее вычислительная теория отличается от репрезентативной теории сознания тем, что не все состояния являются репрезентативными (вроде депрессии), а значит, и не смогут отвечать на воздействие компьютерного характера. Но эта проблема философская: вычислительная теория сознания работает отлично, пока речь не заходит о «перепрограммировании» мозгов, которые в депрессии. Мы не можем сбросить себя до заводских настроек.
Сложная проблема сознания
В философских диалогах «сознание» определяется как «квалиа» и проблема квалиа будет преследовать человечество, наверное, всегда. Квалиа описывает отдельные проявления субъективного сознательного опыта – например, головную боль. Мы все испытывали эту боль, но нет никакого способа измерить, испытывали ли мы одинаковую головную боль, и вообще, был ли этот опыт единым, ведь опыт боли основан на нашем восприятии ее.
Хотя было проделано множество научных попыток определить сознание, никто так и не разработал общепринятую теорию. Некоторые философы подвергали сомнению саму возможность этого.
Проблема Гетье
Проблема Гетье звучит так: «Является ли обоснованное истинное убеждение знанием?». Эта логическая головоломка входит в число самых неприятных, потому что требует от нас задуматься о том, является ли истина универсальной константой. Также она поднимает массу мысленных экспериментов и философских аргументов, в том числе и «обоснованное истинное убеждение»:
Субъект А знает, что предложение Б истинно тогда и только тогда, если:
Б является истиной,
и А считает, что Б является истиной,
и А убежден, что вера в истинность Б обоснована.
Критики проблем вроде Гетье считают, что невозможно обосновать что-то, что не является истиной (поскольку «истина» считается понятием, которое возводит аргумент в незыблемый статус). Сложно определить не только что для кого-то значит истинность, но и что значит вера в то, что это так. И это серьезно повлияло на все, от криминалистики до медицины.
Все цвета – у нас в голове?
Одним из самых сложных в человеческом опыте остается восприятие цвета: действительно ли физические объекты в нашем мире обладают цветом, который мы распознаем и обрабатываем, или же процесс наделения цветом происходит исключительно у нас в головах?
Мы знаем, что существование цветов обязано разным длинам волн, но когда дело доходит до нашего восприятия цвета, нашей общей номенклатуры и простого факта, что наши головы, вероятно, взорвутся, если мы вдруг встретимся с никогда не виданным доселе цветом в нашей универсальной палитре, эта идея продолжает удивлять ученых, философов и всех остальных.
Что такое темная материя?
Астрофизики знают, чем темная материя не является, но это определение их совсем не устраивает: хотя мы не можем видеть ее даже с помощью самых мощных телескопов, мы знаем, что во Вселенной ее больше, чем обычной материи. Она не поглощает и не излучает свет, но разница в гравитационных эффектах крупных тел (планет и т. п.) навела ученых на мысль, что что-то невидимое играет роль в их движении.
Теория, впервые предложенная в 1932 году, сводилась по большей части к проблеме «недостающей массы». Существование черной материи остается недоказанным, но научное сообщество вынуждено принимать ее существование как факт, чем бы она ни была.
Проблема восхода солнца
Какова вероятность того, что завтра взойдет солнце? Философы и статистики задаются этим вопросом тысячелетия, пытаясь вывести неопровержимую формулу для этого ежедневного события. Этот вопрос предназначен для демонстрации ограничений теории вероятности. Трудность возникает, когда мы начинаем задумываться о том, что есть много различий между предварительным знанием одного человека, предварительным знанием человечества и предварительным знанием Вселенной того, встанет ли солнце.
Если p – это долгосрочная частота восходов солнца, и к p применяется равномерное распределение вероятностей, тогда величина p увеличивается с каждым днем, когда солнце на самом деле встает и мы видим (личность, человечество, Вселенная), что это происходит.
137 элемент
Названный в честь Ричарда Фейнмана, предлагаемый окончательный элемент периодической таблицы Менделеева «фейнманиум» представляет собой теоретический элемент, который может стать последним возможным элементом; чтобы выйти за пределы №137, элементам придется двигаться быстрее скорости света. Выдвигались предположения, что элементам выше №124 не будет хватать стабильности на существование в течение более нескольких наносекунд, а значит такой элемент, как фейнманиум, будет уничтожаться в процессе спонтанного деления, прежде чем его можно будет изучить.
Что еще более интересно, так это то, что номер 137 был не просто так выбран в честь Фейнмана; он считал, что этот номер обладает глубоким смыслом, так как «1/137 = почти точно значению так называемой константы тонкой структуры, безразмерной величины, которая определяет силу электромагнитного взаимодействия».
Большим вопросом остается, сможет ли такой элемент существовать за пределами сугубо теоретического и произойдет ли это на нашем веку?
Существует ли универсальное определение слова «слово»?
В лингвистике слово – это небольшое высказывание, которое может обладать каким-либо смыслом: в практическом или буквальном смысле. Морфема, которая чуть меньше, но с помощью которой все еще можно сообщать смысл, в отличие от слова, не может оставаться особняком. Вы можете сказать «-ство» и понять, что это значит, но едва ли разговор из таких обрезков будет иметь смысл.
Каждый язык в мире имеет свой собственный лексикон, который делится на лексемы, являющиеся формами отдельных слов. Лексемы чрезвычайно важны для языка. Но опять же, в более общем смысле, мельчайшей единицей речи остается слово, которое может стоять особняком и будет иметь смысл; правда, остаются проблемы с определением, к примеру, частиц, предлогов и союзов, поскольку они особым смыслом вне контекста не обладают, хотя и остаются словами в общем смысле.
Паранормальные способности за миллион долларов
С момента начала в 1964 году порядка 1000 человек приняли участие в «Паранормальном испытании» (Paranormal Challenge), но никто так и не взял приз. Образовательный фонд Джеймса Рэнди предлагает миллион долларов любому, кто сможет научно подтвердить сверхъестественные или паранормальные способности. На протяжении многих лет масса медиумов пытались проявить себя, но им категорически отказывали. Чтобы все удалось, претендент должен получить одобрение от учебного института или другой организации соответствующего уровня.
Хотя ни один из 1000 претендентов не смог доказать наличие наблюдаемых психических паранормальных способностей, которые можно было засвидетельствовать научно, Рэнди сказал, что «очень немногие» из конкурсантов посчитали, что их провал был обусловлен отсутствием талантов. По большей части все сводили неудачи к нервозности.
Проблема в том, что этот конкурс едва ли кто-нибудь когда-нибудь выиграет. Если кто-то будет обладать сверхъестественными способностями, это значит, что их нельзя объяснить естественным научным подходом. Улавливаете?опубликовано
Ниже приведён список нерешённых проблем современной физики . Некоторые из этих проблем носят теоретический характер. Это означает, что существующие теории оказываются неспособными объяснить определённые наблюдаемые явления или экспериментальные результаты. Другие проблемы являются экспериментальными, а это означает, что имеются трудности в создании эксперимента по проверке предлагаемой теории или по более подробному исследованию какого-либо явления. Следующие проблемы являются либо фундаментальными теоретическими проблемами, либо теоретическими идеями, для которых отсутствуют экспериментальные данные. Некоторые из этих проблем тесно взаимосвязаны. Например, дополнительные измерения или суперсимметрия могут решить проблему иерархии. Считается, что полная теория квантовой гравитации способна ответить на бомльшую часть из перечисленных вопросов (кроме проблемы острова стабильности).
- 1. Квантовая гравитация. Можно ли квантовую механику и общую теорию относительности объединить в единую самосогласованную теорию (возможно, это квантовая теория поля)? Является ли пространство-время непрерывным или оно дискретно? Будет ли самосогласованная теория использовать гипотетический гравитон или она будет полностью продуктом дискретной структуры пространства-времени (как в петлевой квантовой гравитации)? Существуют ли отклонения от предсказаний ОТО для очень малых или очень больших масштабов или в других чрезвычайных обстоятельствах, которые вытекают из теории квантовой гравитации?
- 2. Чёрные дыры, исчезновение информации в чёрной дыре, излучение Хокинга. Производят ли чёрные дыры тепловое излучение, как это предсказывает теория? Содержит ли это излучение информацию об их внутренней структуре, как это предполагает дуальность тяготение-калибровочная инвариантность, или нет, как следует из оригинального расчета Хокинга? Если нет и чёрные дыры могут непрерывно испаряться, то что происходит с информацией, хранящейся в них (квантовая механика не предусматривает уничтожение информации)? Или излучение в какой-то момент остановится, когда от чёрной дыры мало что останется? Есть ли какой-либо другой способ исследования их внутренней структуры, если такая структура вообще существует? Выполняется ли закон сохранения барионного заряда внутри чёрной дыры? Неизвестно доказательство принципа космической цензуры, а также точная формулировка условий, при которых он выполняется. Отсутствует полная и законченная теория магнитосферы черных дыр. Неизвестна точная формула для вычисления числа различных состояний системы, коллапс которой приводит к возникновению черной дыры с заданными массой, моментом количества движения и зарядом. Неизвестно доказательство в общем случае “теоремы об отсутствии волос” у чёрной дыры.
- 3. Размерность пространства-времени. Существуют ли в природе дополнительные измерения пространства-времени, кроме известных нам четырёх? Если да, то каково их количество? Является ли размерность «3+1» (или более высокая) априорным свойством Вселенной или она является результатом других физических процессов, как предполагает, например, теория причинной динамической триангуляции? Можем ли мы экспериментально «наблюдать» высшие пространственные измерения? Справедлив ли голографический принцип, по которому физика нашего «3+1»-мерного пространства-времени эквивалентна физике на гиперповерхности с размерностью «2+1»?
- 4. Инфляционная модель Вселенной. Верна ли теория космической инфляции, и если да, то каковы подробные детали этой стадии? Что представляет собой гипотетическое инфлатонное поле, ответственное за рост инфляции? Если инфляция произошла в одной точке, является ли это началом самоподдерживающегося процесса за счёт инфляции квантово-механических колебаний, который будет продолжаться в совершенно другом, удалённом от этой точки месте?
- 5. Мультивселенная. Существуют ли физические причины существования других вселенных, которые принципиально ненаблюдаемы? Например: существуют ли квантово-механические «альтернативные истории» или «множество миров»? Существуют ли «другие» вселенные с физическими законами, являющимися результатом альтернативных способов нарушения очевидной симметрии физических сил при высоких энергиях, расположенные, возможно, невероятно далеко из-за космической инфляции? Могли ли другие вселенные влиять на нашу, вызвав, например, аномалии в распределении температуры реликтового излучения? Является ли оправданным использование антропного принципа для решения глобальных космологических дилемм?
- 6. Принцип космической цензуры и гипотеза защиты хронологии. Могут ли сингулярности, не скрывающиеся за горизонтом событий и известные как «голые сингулярности», возникать из реалистичных начальных условий, или же можно доказать какую-то версию «гипотезы космической цензуры» Роджера Пенроуза, в которой предполагается, что это невозможно? В последнее время появились факты в пользу несостоятельности гипотезы космической цензуры, а значит голые сингулярности должны встречаться гораздо чаще, чем только лишь как экстремальные решения уравнений Керра — Ньюмена, тем не менее неоспоримых доказательств этому представлено ещё не было. Аналогично, будут лизамкнутые времениподобные кривые, которые возникают в некоторых решениях уравнений общей теории относительности (и которые предполагают возможность путешествия во времени в обратном направлении) исключены теорией квантовой гравитации, которая объединяет общую теорию относительности с квантовой механикой, как предполагает «гипотеза защиты хронологии» Стивена Хокинга?
- 7. Ось времени. Что могут сказать нам о природе времени явления, которые отличаются друг от друга хождением по времени вперёд и назад? Чем время отличается от пространства? Почему нарушения CP-инвариантности наблюдаются только в некоторых слабых взаимодействиях и более нигде? Являются ли нарушения CP-инвариантности следствием второго закона термодинамики или же они являются отдельной осью времени? Есть ли исключения из принципа причинности? Является ли прошлое единственно возможным? Является ли настоящий момент физически отличным от прошлого и будущего или это просто результат особенностей сознания? Как люди научились договариваться о том, что является настоящим моментом? (См. также ниже Энтропия (ось времени)).
- 8. Локальность. Существуют ли нелокальные явления в квантовой физике? Если существуют, не имеют ли они ограничения в передаче информации, или: может ли энергия и материя также двигаться по нелокальному пути? При каких условиях наблюдаются нелокальные явления? Что влечёт наличие или отсутствие нелокальных явлений для фундаментальной структуры пространства-времени? Как это связано с квантовой сцепленностью? Как это истолковать с позиций правильной интерпретации фундаментальной природы квантовой физики?
- 9. Будущее Вселенной. Движется ли Вселенная по направлению к Большому замерзанию, Большому разрыву, Большому сжатию или Большому отскоку? Является ли наша Вселенная частью бесконечно повторяющейся циклической модели?
- 10. Проблема иерархии. Почему гравитация является такой слабой силой? Она становится большой только в планковском масштабе, для частиц с энергией порядка 10 19 ГэВ, что гораздо выше электрослабого масштаба (в физике низких энергий доминирующей является энергия в 100 ГэВ). Почему эти масштабы так сильно отличаются друг от друга? Что мешает величинам электрослабого масштаба, таким как масса бозона Хиггса, получать квантовые поправки на масштабах порядка планковских? Являются ли решением этой проблемы суперсимметрия, дополнительные измерения или просто антропная тонкая настройка?
- 11. Магнитный монополь. Существовали ли частицы — носители «магнитного заряда» в какие-либо прошлые эпохи с более высокими энергиями? Если да, то есть ли какие-либо на сегодняшний день? (Поль Дирак показал, что наличие некоторых типов магнитных монополей могло бы объяснить квантование заряда.)
- 12. Распад протона и Великое объединение. Как можно объединить три различных квантово-механических фундаментальных взаимодействия квантовой теории поля? Почему легчайший барион, являющийся протоном, абсолютно стабилен? Если же протон нестабилен, то каков его период полураспада?
- 13. Суперсимметрия. Реализована ли суперсимметрия пространства в природе? Если да, то каков механизм нарушения суперсимметрии? Стабилизирует ли суперсимметрия электрослабый масштаб, предотвращая высокие квантовые поправки? Состоит ли тёмная материя из лёгких суперсимметричных частиц?
- 14. Поколения материи. Существует ли более трёх поколений кварков и лептонов? Связано ли число поколений с размерностью пространства? Почему вообще существуют поколения? Существует ли теория, которая могла бы объяснить наличие массы у некоторых кварков и лептонов в отдельных поколениях на основании первых принципов (теория взаимодействия Юкавы)?
- 15. Фундаментальная симметрия и нейтрино. Какова природа нейтрино, какова их масса и как они формировали эволюцию Вселенной? Почему сейчас во Вселенной обнаруживается вещества больше, чем антивещества? Какие невидимые силы присутствовали на заре Вселенной, но исчезли из поля зрения в процессе развития Вселенной?
- 16. Квантовая теория поля. Совместимы ли принципы релятивистской локальной квантовой теории поля с существованием нетривиальной матрицы рассеяния?
- 17. Безмассовые частицы. Почему безмассовые частицы без спина не существуют в природе?
- 18. Квантовая хромодинамика. Каковы фазовые состояния сильно взаимодействующей материи и какую роль они играют в космосе? Каково внутреннее устройство нуклонов? Какие свойства сильно взаимодействующей материи предсказывает КХД? Что управляет переходом кварков и глюонов в пи-мезоны и нуклоны? Какова роль глюонов и глюонного взаимодействия в нуклонах и ядрах? Что определяет ключевые особенности КХД и каково их отношение к природе гравитации и пространства-времени?
- 19. Атомное ядро и ядерная астрофизика. Какова природа ядерных сил, которая связывает протоны и нейтроны в стабильные ядра и редкие изотопы? Какова причина соединения простых частиц в сложные ядра? Какова природа нейтронных звёзд и плотной ядерной материи? Каково происхождение элементов в космосе? Что такое ядерные реакции, которые движут звёзды и приводят к их взрывам?
- 20. Остров стабильности. Какое самое тяжёлое из стабильных или метастабильных ядер может существовать?
- 21. Квантовая механика и принцип соответствия (иногда называемый квантовым хаосом). Есть ли предпочтительные интерпретации квантовой механики? Как квантовое описание реальности, которое включает в себя такие элементы, как квантовая суперпозиция состояний и коллапс волновой функции или квантовая декогеренция, приводят к реальности, которую мы видим? Сформулировать то же самое можно с помощью проблемы измерения: что представляет собой «измерение», которое заставляет волновую функцию сваливаться в определённое состояние?
- 22. Физическая информация. Существуют ли физические феномены, такие как чёрные дыры или коллапс волновой функции, которые безвозвратно уничтожают информацию о своих предшествующих состояниях?
- 23. Теория всего («Теории Великого объединения»). Существует ли теория, которая объясняет значения всех фундаментальных физических констант? Существует ли теория, которая объясняет, почему калибровочная инвариантность стандартной модели такая, как она есть, почему наблюдаемое пространство-время имеет 3 + 1 измерения, и поэтому законы физики таковы, как они есть? Меняются ли с течением времени «фундаментальные физические константы»? Являются ли какие-нибудь частицы в стандартной модели физики элементарных частиц на самом деле состоящими из других частиц, связанных настолько сильно, что их невозможно наблюдать при современных экспериментальных энергиях? Существуют ли фундаментальные частицы, которые ещё не наблюдались, и если да, то какие они и каковы их свойства? Существуют ли ненаблюдаемые фундаментальные силы, которые предполагает теория, объясняющие другие нерешённые проблемы физики?
- 24. Калибровочная инвариантность. Существуют ли реально неабелевы калибровочные теории со щелью в спектре масс?
- 25. CP-симметрия. Почему не сохраняется CP-симметрия? Почему она сохраняется в большинстве наблюдаемых процессов?
- 26. Физика полупроводников. Квантовая теория полупроводников не может точно вычислить ни одной постоянной полупроводника.
- 27. Квантовая физика. Неизвестно точное решение уравнения Шредингера для многоэлектронных атомов.
- 28. При решении задачи о рассеянии двух пучков на одном препятствии сечение рассеяния получается бесконечно большим.
- 29. Фейнманиум: Что будет происходить с химическим элементом, атомный номер которого окажется выше 137, вследствие чего 1s 1 -электрону придётся двигаться со скоростью, превышающей скорость света (согласно модели атома Бора)? Является ли «Фейнманиум» последним химическим элементом, способным существовать физически? Проблема может проявиться приблизительно на 137 элементе, где расширение дистрибуции заряда ядра достигает финальной точки. Смотрите статью Расширенная периодическая таблица элементов и секцию Relativistic effects.
- 30. Статистическая физика. Отсутствует систематическая теория необратимых процессов, дающая возможность проводить количественные расчёты для любого заданного физического процесса.
- 31. Квантовая электродинамика. Существуют ли гравитационные эффекты, вызываемые нулевыми колебаниями электромагнитного поля? Неизвестно, как при вычислениях квантовой электродинамики в области высоких частот одновременно выполнить условия конечности результата, релятивистской инвариантности и суммы всех альтернативных вероятностей, равной единице.
- 32. Биофизика. Отсутствует количественная теория для кинетики конформационной релаксации белковых макромолекул и их комплексов. Отсутствует законченная теория электронного переноса в биологических структурах.
- 33. Сверхпроводимость. Невозможно теоретически предсказать, зная структуру и состав вещества, перейдёт ли оно в сверхпроводящее состояние с понижением температуры.
Наша Стандартная модель элементарных частиц и взаимодействий не так давно стала настолько полной, насколько вообще можно было желать. Все до единой элементарные частицы – во всех их возможных видах – создали в лаборатории, измерили, и для всех определили свойства. Дольше всех державшиеся верхний кварк, антикварк, тау-нейтрино и антинейтрино, и, наконец, бозон Хиггса, пали жертвами наших возможностей.
А последняя – бозон Хиггса – ещё и решила старую задачу физики: наконец, мы можем продемонстрировать, откуда элементарные частицы берут свою массу!
Это всё круто, но наука-то не заканчивается в момент окончания решения этой загадки. Наоборот, она поднимает важные вопросы, и один из них, это «а что дальше?». Насчёт Стандартной модели можно сказать, что мы ещё не всё знаем. И для большинства физиков один из вопросов особенно важен – для его описания давайте сначала рассмотрим следующее свойство Стандартной модели.
С одной стороны, слабое, электромагнитное и сильное взаимодействие могут быть очень важны, в зависимости от их энергий и расстояний, на которых происходит взаимодействие. Но с гравитацией всё не так.
Мы можем взять две любых элементарных частицы – любой массы и подверженной любым взаимодействиям – и обнаружить, что гравитация на 40 порядков слабее, чем любая другая сила во Вселенной. Это значит, что сила гравитации в 10 40 раз слабее трёх оставшихся сил. К примеру, хотя они и не фундаментальные, но если вы возьмёте два протона и разнесёте их на метр, электромагнитное отталкивание между ними будет в 10 40 раз сильнее, чем гравитационное притяжение. Или, иными словами, нам нужно увеличить силу гравитации в 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз, чтобы сравнять её с любой другой из сил.
При этом нельзя просто увеличить массу протона в 10 20 раз, чтобы гравитация стянула их вместе, преодолевая электромагнитную силу.
Вместо этого для того, чтобы реакции вроде той, что проиллюстрирована выше, происходили спонтанно, когда протоны преодолевают их электромагнитное отталкивание, вам нужно собрать вместе 10 56 протонов. Только собравшись вместе и поддавшись силе гравитации, они смогут преодолеть электромагнетизм. Оказывается, что 10 56 протонов как раз составят минимальную возможную массу звезды.
Это описание того, как работает Вселенная – но почему она такая, мы не знаем. Почему гравитация настолько слабее остальных взаимодействий? Почему «гравитационный заряд» (т.е. масса) настолько слабее электрического или цветового, или даже слабого?
Вот в этом и состоит проблема иерархии, и она, по многим причинам, служит величайшей нерешённой проблемой физики. Ответ нам неизвестен, но нельзя сказать, что мы находимся в полном неведении. Теоретически у нас есть несколько хороших идей по поводу поиска решения, и инструмент для поиска доказательств их правильности.
Пока что Большой адронный коллайдер – самый высокоэнергетический из коллайдеров – достигал беспрецедентных уровней энергии в лабораторных условиях, собирал кучу данных и воссоздавал происходящее в точках столкновения. Сюда входят и создание новых, доселе невиданных частиц (таких, как бозон Хиггса), и появление старых, всем известных частиц Стандартной модели (кварки, лептоны, калибровочные бозоны). Также он способен, в случае их существования, произвести любые другие частицы, не входящие в Стандартную модель.
Существует четыре возможных способа, известных мне – то есть, четыре хороших идеи – решения проблемы иерархии. Хорошие новости в том, что если природа выбрала какой-то один из них, то БАК его найдёт! (А если нет, поиски продолжатся).
Кроме бозона Хиггса, найденного несколько лет назад, никаких новых фундаментальных частиц на БАК не нашли. (Более того, вообще не наблюдается никаких интригующих новых кандидатов в частицы). И ещё, найденная частица полностью соответствовала описанию Стандартной модели; никаких статистически важных намёков на новую физику замечено не было. Ни на композитные бозоны Хиггса, ни на множественные хиггсовские частицы, ни на нестандартные распады, ничего такого.
Но теперь мы начали получать данные от ещё более высоких энергий, в два раза больше предыдущих, до 13-14 ТэВ, чтобы найти что-нибудь ещё. И какие же в данном ключе есть возможные и разумные решения проблемы иерархии?
1) Суперсимметрия, или SUSY. Суперсимметрия – особая симметрия, способная заставить нормальные массы любых частиц, достаточно крупных для того, чтобы гравитация была сравнима с другими воздействиями, взаимно уничтожиться с большой степенью точности. Эта симметрия также предполагает, что у каждой частицы в стандартной модели есть суперчастица-партнёр, и что существует пять частиц Хиггса и пять их суперпартнёров. Если такая симметрия существует, она, должно быть, нарушена, или у суперпартнёров были бы такие же массы, как у обычных частиц, и их бы уже давно нашли.
Если SUSY существует на подходящем для решения проблемы иерархии масштабе, то БАК, дойдя до энергий в 14 ТэВ, должен найти хотя бы одного суперпартнёра, а также вторую частицу Хиггса. Иначе существование очень тяжёлых суперпартнёров само по себе приведёт ещё к одной проблеме иерархии, у которой не будет хорошего решения. (Что интересно, отсутствие SUSY-частиц на всех энергиях опровергнет теорию струн, поскольку суперсимметрия – это необходимое условие для теорий струн, содержащих стандартную модель элементарных частиц).
Вот вам первое возможное решение проблемы иерархии, у которого в настоящий момент нет никаких доказательств.
Имеется возможность создать крохотные сверхохлаждённые кронштейны, наполненные пьезоэлектрическими кристаллами (вырабатывающими электроэнергию при деформации), с расстояниями между ними . Эта технология позволяет нам наложить на «большие» измерения ограничения в 5-10 микрон. Иначе говоря, гравитация работает согласно предсказаниям ОТО на масштабах гораздо меньших миллиметра. Так что если и существуют большие дополнительные измерения, они находятся на уровнях энергий, недоступных для БАК, и что более важно, не решают проблему иерархии.
Конечно, для проблемы иерархии может найтись совершенно другое решение , которое на современных коллайдерах не найти, или решения ей вообще нет; это просто может быть свойство природы безо всякого объяснения для него. Но наука не будет продвигаться без попыток, и именно это пытаются делать эти идеи и поиски: продвигать наши знания о Вселенной вперёд. И, как всегда, с началом второго запуска БАК я с нетерпением ожидаю того, что там может появиться, кроме уже открытого бозона Хиггса!
Теги:
- гравитация
- фундаментальные взаимодействия
- бак
Конференция «Сложные и нерешенные проблемы анестезии и интенсивной терапии в онкологии»
18 сентября 2015 года в Ростове-на-Дону пройдет пятая региональная конференция МНИОИ им. П.А. Герцена «Сложные и нерешенные проблемы анестезии и интенсивной терапии в онкологии». Место проведения – конгресс-отель Амакс.
«Сложные и нерешенные проблемы анестезии и интенсивной терапии в онкологии» – образовательный проект старейшего российского он-кологического учреждения «Московского научно-исследовательского онколо-гического института им. П.А.Герцена» – филиала «НМИРЦ» Минздрава РФ. В 2014 году в его стенах с успехом прошла первая научно-практическая конференция «Анестезиология и интенсивная терапия в онкологии: Совре-менные тенденции, проблемы и перспективы». В первой половине 2015 года региональные конференции в рамках цикла прошли в Новосибирске, Самаре, Екатеринбурге и Белгороде, собрав в общей сложности более 500 участников из разных городов и сел Сибири, Поволжья, Урала и Черноземья. Был разобран ряд вопросов, связанных с оказанием медицинской помощи онкологическим больным на этапах хирургического лечения.
Главной задачей проекта является привлечение внимания медицинской общественности к проблемам периоперационного обеспечения этой категории больных, правовым аспектам назначения и доступности обезболивающих средств, предотвращения осложнений, связанных с наличием сопутствующих онкологическому процессу заболеваний.
На конференции будет сделан акцент на вопросах комфортности и безопасности анестезии, адекватности обезболивания во время и после операции, ранней реабилитации и сохранения достойного качества жизни.
Программные вопросы конференции:
– Операционно-анестезиологический риск и пути его снижения в онкохирургии.
– Тромбоз и гемостаз в онкологической клинике
– Раннее послеоперационное восстановление. Возможности и перспективы в онкохирургии.
Участие в конференции для врачей бесплатное. Официальный сайт конференции – reonco.ru. На сайте открыта электронная регистрация.
Подробности на сайте проекта:
www.reonco.ru
7 самых больших неразгаданных тайн науки
За последние два столетия наука ответила на множество вопросов о природе и законах, которые ею управляют. Мы смогли исследовать галактики и атомы, из которых состоит материя. Мы создали машины, которые могут вычислять и решать проблемы, с которыми не может справиться ни один человек. Мы решили давние проблемы по математике и создали теории, которые поставили перед математикой новые задачи. Эта статья, однако, не об этих достижениях. Речь идет о тех проблемах в науке, которые заставляют ученых чесать затылки, задаваясь вопросом, будут ли они когда-нибудь кричать: «Эврика!»
Турбулентность
Турбулентность — не новое слово.Вы, вероятно, более знакомы с ним как со словом, описывающим внезапную тряску во время полета. Однако турбулентность в гидромеханике — это совсем другое дело. Турбулентность в полете, более технически называемая «турбулентностью при ясном небе», возникает из-за встречи двух воздушных масс, движущихся с разными скоростями. Физикам, однако, гораздо труднее объяснить это явление турбулентности в жидкостях. Математикам снятся кошмары по этому поводу.
Нас окружает турбулентность жидкости.Струя из открытого крана полностью разбивается на хаотичные пятна жидкости, в отличие от единого потока струи, который мы получаем, когда мы открываем его только наполовину. Это один из классических примеров турбулентности, который используется для объяснения как школьникам, так и выпускникам. Турбулентность распространена в природе повсеместно, возникает в различных геофизических и океанических течениях. Это также важно для инженеров, так как это часто происходит при обтекании турбинных лопаток, аэродинамических поверхностей и других тел. Турбулентность характеризуется случайными колебаниями таких переменных, как скорость и давление.
Несмотря на то, что было проведено множество экспериментов и эмпирических данных, касающихся турбулентности, мы все еще далеки от убедительной теории о том, что именно вызывает турбулентность в жидкости, как она контролируется и что именно придает ей порядок среди хаоса. Проблема еще более усложняется тем фактом, что уравнения, управляющие движением жидкости, а именно уравнения Навье-Стокса, общеизвестно трудны для анализа. Ученые прибегают к методам высокопроизводительных вычислений, а также к экспериментам и теоретическим упрощениям для изучения явлений, но полной теории турбулентности по-прежнему нет, что делает турбулентность жидкости одной из самых важных нерешенных проблем в физике сегодня.На самом деле лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман объявил ее «самой важной нерешенной проблемой в классической физике». Квантовый физик Вернер Гейзенберг, когда его спросили, о чем бы он попросил Бога, если бы представилась такая возможность, заметил: «Я задам ему два вопроса. Почему относительность? И почему турбулентность? Я действительно верю, что у него будет ответ на первый».
Снимок моделирования, показывающий турбулентность в струе
У нас появилась возможность поговорить с получателем Падма Вибушан, проф.Роддам Нарасимха, и вот что он должен был сказать: «По сей день мы не в состоянии предсказать простейшие турбулентные течения, исходя из первых принципов механики, таких как законы Ньютона, никогда не обращаясь к экспериментальным данным о самом течении. Например, в настоящее время невозможно предсказать потерю давления в трубе с турбулентным течением, но она известна благодаря грамотному использованию данных на каком-то уровне, полученных в экспериментах. Основная проблема заключается в том, что интересующие нас задачи турбулентного потока почти всегда сильно нелинейны, и математики для решения таких сильно нелинейных задач, по-видимому, не существует.Среди многих физиков было широко распространено мнение, что всякий раз, когда возникает новая проблема в их предмете, оказывается, что каким-то образом, как по волшебству, математика, необходимая для ее решения, оказывается уже изобретенной. Проблема турбулентности дает контрпример этому правилу. Законы задачи хорошо известны и для простых несжимаемых жидкостей при нормальных условиях воплощаются в уравнениях Авье — Стокса. Но решения остаются неизвестными. Поэтому ясно, что современная математика исключительно неэффективна в решении проблемы турбулентности.Как выразился Ричард Фейнман, турбулентность остается величайшей нерешенной проблемой классической физики».
Такова важность исследований турбулентности, что в результате появилось целое поколение вычислительных технологий. Решение или даже приближение к теории турбулентности позволит науке делать более точные прогнозы погоды, проектировать энергоэффективные автомобили и самолеты и лучше понимать различные природные явления.
Происхождение жизни
Мы всегда были одержимы изучением возможности жизни на других планетах, но еще больше сбил ученых с толку другой вопрос: как именно жизнь, какой мы ее знаем, возникла на Земле? Хотя ответ на этот вопрос будет иметь мало практического применения, путь к ответу может привести к нескольким интересным открытиям в различных областях, от микробиологии до астрофизики.
Ученые считают, что ключ к пониманию происхождения жизни может заключаться в выяснении того, как две характерные черты жизни — воспроизводство и передача генов — могли начаться как процессы с участием молекул, обладающих способностью к репликации. Это привело к формированию популярной теории «первичного бульона», согласно которой на ранней Земле каким-то образом была смесь, своего рода бульон из молекул, питавшихся солнечной энергией и электрическими бурями. В течение длительного периода времени эти молекулы реагировали, образуя более сложные органические структуры, из которых состоит жизнь.Эта теория была поддержана знаменитым экспериментом Миллера-Юри, в котором дуэту удалось создать аминокислоту, пропуская электрические разряды через смесь более простых элементов, таких как метан, аммиак, вода и водород. Однако открытие ДНК и РНК погасило первоначальное волнение, поскольку казалось невероятным, что сложная и элегантная структура ДНК могла возникнуть из примитивного бульона из химических веществ.
Абиогенез
Существует школа мысли, которая считает, что ранний мир был миром РНК, а не ДНК.Было обнаружено, что РНК обладает способностью ускорять реакции и оставаться неизменной, а также воспроизводить и хранить генетический материал. Но для того, чтобы РНК была провозглашена первоначальным репликатором жизни вместо ДНК, ученым необходимо найти доказательства существования элементов, которые могут образовывать нуклеотиды — строительные блоки молекулы РНК. Проблема в том, что нуклеотиды чрезвычайно сложно производить даже в контролируемой среде лаборатории. Опять же, первичный бульон, похоже, не способен создать эти молекулы.Эта загадка привела к другой школе мысли, которая считала, что основные органические молекулы, присутствующие в примитивной жизни, имеют внеземное происхождение и были доставлены на Землю из космоса с помощью метеоров, что привело к развитию теории «панспермии». Другим возможным объяснением может быть теория «мира железа и серы», которая предполагает, что жизнь на Земле имеет глубоководное происхождение, возникающее в результате химических реакций, происходящих в горячей воде под высоким давлением, обнаруженной вблизи гидротермальных источников вулканической природы.
Весьма примечательно, что даже после добрых 200 с лишним лет после индустриализации мы все еще далеки от того, чтобы выяснить, как наша Земля породила жизнь. Исследовательские группы в междисциплинарных науках проявили огромный интерес к этой проблеме, что привело к нескольким инициативам по проведению целенаправленных исследований для решения одной из самых больших загадок науки.
Белковый фолдинг
Путешествие по закоулкам памяти вернет нас в школьный класс химии/физики, где мы все выучили (в основном наизусть), что белки являются чрезвычайно важными молекулами и строительными блоками жизни.Белковые молекулы состоят из аминокислотных последовательностей, влияющих на их структуру и, в свою очередь, определяющих специфическое действие белка. Как белок сворачивается и принимает определенную функциональную форму, является давней проблемой в науке. Это даже было объявлено журналом Science одной из самых больших нерешенных проблем в науке. По сути, проблема состоит из трех частей: 1. Как именно белок эволюционирует в свою окончательную нативную структуру? 2. Можем ли мы придумать вычислительный алгоритм для предсказания структуры белка по его аминокислотной последовательности? 3.Учитывая большое количество возможных конформаций, как именно белок сворачивается так быстро? За последние несколько десятилетий был достигнут значительный прогресс по всем трем направлениям, однако ученым еще предстоит полностью расшифровать движущие механизмы и основные принципы, управляющие свертыванием белков.
В процессе сворачивания задействовано большое количество сил и взаимодействий, заставляющих белок достигать состояния с наименьшей возможной свободной энергией, что придает ему стабильность. Из-за исключительной сложности структуры и большого количества задействованных силовых полей трудно понять точную физику процесса сворачивания, кроме небольших белков.Проблема предсказания структуры подверглась нападению с помощью комбинации физики и мощных компьютеров. Хотя они добились успеха с небольшими и относительно простыми белками, ученые все еще пытаются точно предсказать свернутую форму более сложных многодоменных белков по их аминокислотной последовательности, известной как «априори».
ДНК-связывающий домен
Чтобы понять процесс, представьте, что вы находитесь на перекрестке с 1000 разных дорог, ведущих к одному и тому же пункту назначения, и вы выбираете путь, который занимает наименьшее количество времени, чтобы добраться туда.Похожая, но более масштабная проблема – это кинетический механизм сворачивания белка в определенное состояние среди множества возможных структур. Было выяснено, что случайные тепловые движения играют важную роль в быстром характере фолдинга и что белок локально «застегивается» через конформации, избегая неблагоприятных структур, физический путь является открытым вопросом, решение которого также может привести к более быстрым алгоритмам. для предсказания структуры белка.
Проблема сворачивания белка, пожалуй, самая горячая тема сегодня в биохимических и биофизических исследованиях.Физические и вычислительные алгоритмы, разработанные для сворачивания белков, привели к разработке новых искусственных полимерных материалов. Помимо вклада в развитие научных вычислений, эта проблема привела к лучшему пониманию таких заболеваний, как диабет II типа, болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона — заболеваний, в которых играет роль неправильное свертывание белков. Лучшее физическое понимание фолдинга белков могло бы не только привести к нескольким прорывам в материаловедении и биологических науках, но и произвести революцию в медицине.
Квантовая теория гравитации
Все мы знаем, что яблоко якобы упало на голову Ньютона и привело к открытию гравитации. Достаточно сказать, что мир уже не был прежним. Затем появился Альберт Эйнштейн со своей знаменитой общей теорией относительности. Он переосмыслил гравитацию как искажение пространства-времени, ткань, из которой состоит Вселенная. Представьте себе тяжелый мяч на натянутой простыне и еще один мяч поменьше чуть дальше от него. Большой шар будет давить на лист, вдавливая его, заставляя меньший шар притягиваться к нему.Теория гравитации Эйнштейна творила чудеса и даже объясняла искривление света. Однако когда дело дошло до субатомных частиц, подчиняющихся законам квантовой механики, теория выдала всевозможные странные результаты. Разработка теории гравитации, которая может объединить квантовую механику и теорию относительности, две из самых успешных теорий 20-го века, с тех пор стала самой большой темой исследований.
Эта задача породила несколько новых интересных областей в физике и математике. Область, получившая наибольшее распространение, — «теория струн».Теория струн заменяет понятие частиц крошечными вибрирующими струнами, которые могут принимать различные формы. Каждая струна может вибрировать в определенном режиме, придавая ей определенную массу и вращение. Теория струн невероятно сложна и математически имеет дело с десятью измерениями пространства-времени — на шесть больше, чем люди могут физически воспринимать. Теория успешно объяснила многие странности союза гравитации с квантовой механикой и была провозглашена одним из главных претендентов на «теорию всего».
Другой теорией для формулировки квантовой гравитации является «петлевая квантовая гравитация» (LQG). LQG относительно менее амбициозна в том смысле, что она в первую очередь нацелена на то, чтобы быть последовательной теорией гравитации, не пытаясь достичь какой-либо великой унификации. LQG представляет пространство-время состоящим из тонкой ткани, сшитой из крошечных петель, отсюда и название. В отличие от теории струн, LQG не требует дополнительных измерений.
Хотя у обеих теорий есть свои достоинства и недостатки, теория квантовой гравитации остается нерешенным вопросом, поскольку ни одна из двух не была доказана экспериментально.Проверка любой из вышеупомянутых теорий является серьезной проблемой в экспериментальной физике.
Теория квантовой гравитации, возможно, не окажет заметного влияния на нашу повседневную жизнь, но она станет истинным свидетельством того, насколько далеко мы продвинулись в науке, и позволит нам совершить скачок в увлекательных футуристических областях, таких как физика черных дыр, время путешествия и червоточины.
Гипотеза Римана
В интервью выдающийся теоретик чисел Теренс Тао назвал простые числа атомарными элементами теории чисел, что, конечно же, является точной характеристикой.Простые числа не имеют делителей, кроме 1 и самих себя, и поэтому являются простейшими элементами построения чисел. Простые числа также чрезвычайно неустойчивы и не следуют установленному образцу. Большое число (произведение двух простых чисел) используется для шифрования миллионов безопасных транзакций, обрабатываемых в Интернете. В настоящее время простая факторизация этого числа занимает практически вечность. Однако, если бы мы каким-то образом смогли укротить кажущуюся случайной природу простых чисел и лучше понять, как они работают, мы могли бы приблизиться к тому, чтобы фактически сломать Интернет.Решение «гипотезы Римана» может приблизить нас на десять шагов к пониманию простых чисел и иметь серьезные последствия для банковского дела, торговли и безопасности.
Как уже упоминалось, простые числа не всегда хорошо себя ведут. Что сделал Бернхард Риман в 1859 году, так это выяснил, сколько простых чисел меньше заданного числа. Решение Римана связано с функцией, называемой «Дзета-функция Римана», и соответствующим распределением точек на прямой с целыми числами, для которых функция становится равной 0.Гипотеза связана со специальным набором таких точек, называемых «нетривиальными нулями», которые должны лежать на критической линии. Эта гипотеза была подтверждена для более чем миллиарда таких нулей и может раскрыть тайну распределения простых чисел.
Бернхард Риман
Любой, кто знаком с математикой, знает, что гипотеза Римана — одна из самых больших проблем, оставшихся без ответа. Мало того, что решение окажет огромное влияние на науку и общество, оно также гарантирует решателю приз в миллион долларов.Гипотеза Римана была включена в список Математического института Клэя (частный благотворительный фонд, занимающийся математикой) как одна из семи задач премии тысячелетия. Интернет изобилует попытками доказать гипотезу, но все они были отвергнуты математическим сообществом как действительные доказательства. Будьте уверены, интернет пока в безопасности.
Механизмы выживания тихоходок
Тихоходки — это класс микроорганизмов, в изобилии встречающихся в природе в регионах, охватывающих большинство климатических зон и высот на семи наших континентах.Но это не ваши обычные микроорганизмы, это существа с такими экстремальными навыками выживания, что все эти реалити-шоу о выживании кажутся скучными по сравнению с ними. Начнем с забавного факта — тихоходки — первые животные, которые смогли выжить в опасном космическом вакууме. Группа этих существ вращалась в открытом космосе на внешней стороне ракеты FOTONM3. Их бомбардировали всевозможными космическими излучениями, и многие из них вернулись домой, чтобы рассказать нам свою историю!
Мало того, что эти организмы удивительно подходят для жизни в космосе, они также могут выдерживать температуры от чуть выше абсолютного нуля до намного выше точки кипения воды.Кроме того, попробуйте это: они могут выдержать вакуум, а также давление в Марианской впадине — 11-километровой глубине в Тихом океане.
Исследования связывают некоторые из этих удивительных способностей со способностью тихоходок практиковать формы криптобиоза — состояния, при котором метаболическая активность резко замедляется. Это состояние, называемое высыханием, позволяет существу терять воду и практически прекращать обмен веществ. Получив благословение на воду, тихоходка просто восстанавливает состояние покоя и продолжает жить, как будто ничего не произошло.Конечно, эта способность может помочь ему выжить в пустынях и засухе, но как она поможет этому водяному медведю выжить в космосе или при экстремальных температурах?
Тихоходки
В высушенном виде тихоходка выполняет некоторые жизненно важные функции. Молекула сахара препятствует расширению клеток, а вырабатываемые антиоксиданты нейтрализуют угрозу, исходящую от реагирующих с кислородом молекул, присутствующих в космическом излучении. Антиоксиданты могут помочь восстановить поврежденную ДНК, и эта способность может объяснить умение тихоходок выживать в экстремальных условиях.Хотя все эти функции раскрывают тайну сверхспособностей тихоходок, мы очень мало понимаем, как тихоходки функционируют на молекулярном уровне. Также мало свидетельств о его эволюционной истории. Указывает ли его склонность к выживанию в открытом космосе на внеземное происхождение?
Исследование тихоходок может иметь интересные последствия. Если крионика стала возможной, подумайте о приложениях! Лекарства и таблетки можно было бы хранить при комнатной температуре, и, возможно, мы могли бы разработать суперкостюм, предназначенный для экстремальных исследований.Астробиологи смогут расширить свои параметры для поиска жизни за пределами Земли. Если микроорганизмы на Земле могут испытать пределы природы до такой степени, возможно, такие организмы есть в таких местах, как спутники Юпитера, лежащие в неактивном состоянии и ожидающие своего открытия.
Темная энергия и темная материя
Изучение материи на Земле является всеохватывающей областью. Жаль, что вся известная нам материя составляет всего около 5% известной Вселенной! Остальная часть Вселенной является «темной», и ее основные составляющие удачно названы «темной материей» (~ 27%) и «темной энергией» (~ 68%).
Любой список нерешенных проблем в науке будет неполным без упоминания о тайне темной материи и темной энергии. Темная энергия является предполагаемой причиной ускорения Вселенной. В 1998 году, когда две разные исследовательские группы подтвердили, что расширение Вселенной ускоряется, они развенчали популярное тогда представление о том, что гравитация замедляет расширение Вселенной. У теоретиков была и остается головная боль, объясняющая это, и они напыщенно назвали возможное объяснение темной энергией.До сих пор не появилось реального претендента на правильное объяснение формы, которую принимает темная энергия. Текущие решения утверждают, что темная энергия может быть свойством пространства и давать энергию пустого пространства, или она может быть своего рода заполняющей пространство жидкостью, которая каким-то образом приводит к ускорению Вселенной, чего не может «нормальная» энергия.
Темная материя
Темная материя странная. Он почти ни с чем не взаимодействует, даже со светом, что делает его обнаружение очень трудным.Темная материя была открыта, когда исследователи обнаружили странности в динамике некоторых галактик. Известная масса галактики не могла объяснить отклонения, и они пришли к выводу, что во Вселенной существует какая-то форма невидимой материи с гравитационным притяжением. Темная материя никогда не была обнаружена напрямую, но ученые, тем не менее, наблюдали эффекты темной материи с помощью гравитационного линзирования (искривление света из-за гравитационного взаимодействия с невидимой материей). Слава Богу за гравитационное притяжение темной материи!
Состав темной материи является сегодня одной из самых больших проблем в физике элементарных частиц и космологии.Ученые придерживаются мнения, что темная материя состоит из определенных экзотических частиц, называемых «WIMP» (или «слабо взаимодействующие массивные частицы»), которые обязаны своим существованием теории, называемой «суперсимметрией». Ученые также предполагают, что темная материя может состоять из барионов. Барионная темная материя может быть «MACHO» (или «массивными астрофизическими компактными гало-объектами»), как маленькие черные дыры.
Хотя обе теории — темной материи и темной энергии — возникают из-за нашей неспособности объяснить некоторые наблюдаемые особенности Вселенной, они, по сути, являются конкурирующими силами космоса и обе привлекают огромные средства для крупномасштабных экспериментов.Темная энергия отталкивает, а темная материя притягивает. Преобладание любой из сил решит, будет ли Вселенная расширяться вечно или будет притягиваться к самой себе и в конечном итоге взорвется в довольно интересном событии типа Большого взрыва, получившем название «Большой сжатие». На данный момент, однако, мы действительно в неведении относительно обеих теорий.
Метки:
турбулентность Происхождение жизни Квантовая теория гравитации Гипотеза Римана Механизмы выживания тихоходок Темная энергия и темная материя13 Научные тайны, ожидающие своего решения
Наука — очень мощный инструмент, помогающий нам понять Вселенную вокруг нас.Но это не надежно.
Настолько, что есть некоторые фундаментальные аспекты, в общем, все, что еще предстоит выяснить. Вот несколько интересных примеров.
Какие научные загадки еще предстоит разгадать?
Итак, без лишних слов, вот несколько научных загадок, которые еще предстоит разгадать. Поверьте нам, когда мы говорим, что этот список далеко не исчерпывающий.
Тоже в произвольном порядке.
1. Мы до сих пор не знаем, почему мы спим
Источник: Вячеслав Перетятько/iStockНесмотря на десятилетия исследований и множество теорий, наука до сих пор не может точно объяснить, почему мы спим.Мы более или менее знаем, что происходит, пока мы спим, но главная причина этого до сих пор неизвестна.
Существует множество других форм жизни, которые никогда не спят, например, медузы, бактерии, растения и губки. Так почему же высшие животные должны спать, чтобы оставаться в здравом уме, в форме и быть здоровыми?
Очевидно, что это имеет некоторые эволюционные преимущества, но нам еще предстоит объяснить, почему мы это делаем.
2. Как работает привод EM?
Ходило довольно много слухов о двигательной установке НАСА, явно разрушающей физику, — ЭМ-двигателе.Документ был выпущен и рецензирован, и Китай даже заявил, что у них есть свои собственные версии.
Тем не менее, никто не может толком объяснить, как этот бестопливный двигатель может нарушить третий закон Ньютона. То есть, как он может создать импульс из ниоткуда? Надеюсь, мы сможем прояснить это очень скоро.
3. Где-то там есть девятая планета… но где?
После того, как Плутон потерял свой официальный титул девятой планеты нашей Солнечной системы, общее количество планет в нашей системе сократилось до восьми.Но ученые нашли доказательства того, что где-то там существует огромная девятая планета.
Расположенный где-то на краю Солнечной системы, астрономам еще предстоит выяснить его местонахождение. После того, как НАСА наняло тысячи новых людей для охоты на него, в 2017 году были обнаружены некоторые дразнящие доказательства.
4. Горбатые киты по какой-то причине образуют «супергруппы»
Источник: ashala Tylor/FlickrПохоже, горбатые киты по каким-то загадочным причинам любят собираться в большие группы.Еще в марте 2017 года у берегов Южной Африки были замечены невиданные ранее группы из более чем 200 особей.
СВЯЗАННЫЕ С: ЗАГАДКИ ПЛАТО ГИЗА
Это очень странно, поскольку ученые привыкли видеть этих обычно одиночных существ только в группах не более 7. Теории варьируются от изменений в доступности добычи до видов, создающих впечатляющее Вернись.
Но на самом деле жюри еще не вынесено.
5. Под Великой пирамидой в Гизе огромная пустота, но почему?
Источник: Never House/FlickrАрхеологи обнаружили свидетельства существования огромной пустоты под северной стеной пирамиды.Есть еще одна полость высоко на ее северо-восточном краю.
Предполагается, что это могут быть секретные комнаты, которые тысячелетиями ускользали от мародеров и археологов. Теперь есть надежда получить к ним доступ и создать несколько сканов, чтобы выяснить, что они представляют собой очень скоро.
6. Какие, к черту, быстрые радиовсплески?
Быстрые радиовсплески, пожалуй, самые странные явления в известной Вселенной. Это одни из самых взрывоопасных сигналов, когда-либо обнаруженных наукой из космоса.
У ученых возникают проблемы с выяснением того, что именно они собой представляют, до такой степени, что некоторые утверждают, что они могут быть от пришельцев. Тем не менее, эта загадка может вскоре быть разгадана благодаря тому, что точное местонахождение одного из них было установлено еще в 2017 году. Источник: Джеймс Сент-Джон/Flickr. У него были плавники, как у каракатицы, стебли глаз, как у краба, и впечатляюще жуткая «челюсть на палочке».
Похоже на что-то, что сумасшедший создал из запасных частей животных, наука не может понять, какое место оно занимает на генеалогическом древе животных.
8. Что происходит со «Звездой Табби»?
Kanijoman/FlickrKIC 8462852 (или звезда Табби), расположенная около в 1500 световых годах на расстоянии от нас, продолжает испытывать тусклый свет около 22% . Обычные звезды когда-либо испытывают затемнение только около 1%, поэтому что здесь происходит?
В настоящее время ученые затрудняются объяснить это, а некоторые даже утверждают, что это доказательство существования некой «инопланетной мегаструктуры», вращающейся вокруг Солнца.
9. На Марсе есть странная глубокая дыра. Но почему?
Марсианский разведывательный орбитальный аппарат НАСА недавно обнаружил странную особенность на поверхности Марса над его южным полюсом. Похоже, что на марсианской поверхности есть очень большая, сотни метров в диаметре, дыра.
Что-то пробило его поверхность? Или в регионе был какой-то колоссальный коллапс? Ученым еще предстоит предложить удовлетворительное объяснение без дальнейших исследований.
10.Что вообще такое гравитация?
Источник: vchal/iStockНесмотря на то, что гравитация является одной из фундаментальных сил Вселенной, она очень странная вещь. Настолько, что многие ученые постулируют, что это может быть притворством чего-то другого, а не «реальной» вещи.
“У теоретиков есть несколько идей. Одна давняя попытка согласовать теорию относительности, которая описывает гравитацию как следствие искривления пространства-времени, с квантовой механикой путем приписывания гравитации полям частиц, называемых гравитонов .Или, возможно, гравитация действительно так же сильна, как и три другие силы, но ее влияние просачивается в дополнительные измерения». — National Geographic.
11. Где все? Мы одни во Вселенной? одна из самых странных, но еще не решенных научных загадок — одни ли мы во Вселенной? от кого угодно.
Некоторые постулируют, что законы Вселенной неизбежно ведут к гибели жизни, где бы и когда бы она ни возникла. Если это правда, то жизнь зарождалась, процветала и, возможно, много раз достигала развитых цивилизаций в прошлом только для того, чтобы в конце концов угаснуть.
Как бы страшно это ни звучало, это вряд ли помешает человечеству охотиться за потенциальными соседями до нашей собственной возможной гибели.
12. Из чего состоит Вселенная?
Источник: haru_q/FlickrВсе, что человек нашел во Вселенной, от галактик до атомов, составляет лишь около 5% всего того, что там есть.Что осталось?
Примерно 27% или около того считается чем-то, называемым темной материей, но поскольку она не отражает свет, мы не можем ее обнаружить. Астрономы убеждены, что этот материал существует, так как без него все просто разлетелось бы.
Некоторые предполагают, что он состоит из чего-то, что называется слабо взаимодействующими массивными частицами (WIMPS), в то время как другие предполагают, что он может состоять из стерильных нейтрино.
Что бы это ни было, пока мы не разработаем детекторы для его обнаружения, мы никогда не узнаем наверняка.
13. Каково происхождение жизни?
Источник: NASA GODDARD/FlickrИ, наконец, один из самых больших. Науке еще предстоит объяснить, как зародилась жизнь.
Но это вопрос не только науки. Человечество пыталось ответить на этот вопрос на протяжении многих тысячелетий.
Помимо религиозных объяснений, существует множество научных теорий о том, как появились мы и все остальные живые существа. Идеи варьируются от жизни, доставленной на Землю откуда-то еще (панспермия), до частиц глины, помогающих создать первые нити РНК.
Сможем ли мы когда-нибудь ответить на этот вопрос, зависит от каждого, но это, безусловно, один из самых интригующих вопросов, на которые пытается ответить наука.
Величайшие нерешенные проблемы науки
Величайшие нерешенные проблемы наукиСписок
компании Jupiter Scientific Величайшие нерешенные проблемы науки 90 148 (Пожалуйста, заходите периодически, так как информация будет время от времени добавляться)
Многое о мире было узнал в прошлом несколько веков, но некоторые загадки все еще остаются.Судя по всему, Природа не раскрыла нам всех своих секретов, но ученые упорно трудился над их расшифровкой.
28 августа 1999 г. Национальное общественное радио Программа «Научная пятница» представил некоторые из величайших нерешенных проблем в науке. Здесь входит в список Jupiter Scientific.
Более подробная информация будет будут предоставлены в ближайшие месяцы, так что вернитесь и узнайте больше.В астрономии: The Тайна темной материи
Что такое темная материя?Астрономы обнаружили удивительную ореол таинственного невидимого материала, который поглощает галактики и скопления галактик.Астрономы понятия не имею, что это такое, и он составляет около 95% масса Вселенной.
Если это невидимо, то Как можно ощутить его существование?
Астрономы обнаружили темную материю косвенно его гравитационное притяжение. Например, темная материя вызывает звезды во внешних регионах галактики вращаются быстрее чем они были бы, если бы присутствовала только обычная материя.
Какие Спекуляции относительно его состава?
Если нейтрино имеют массу, они могут быть компонентом темного иметь значение.Черные дыры и неизведанное, экзотическое элементарно частицы – другие возможности.
Почему темная материя Важный?
Темная материя сыграла решающую роль в формировании галактик во время эволюция космоса. Он также определяет окончательную судьба Вселенной.
Нажмите здесь для
дополнительная информация о темной материи.
Чтобы прочитать стенограмму радиопередачи о темной материи,
кликните сюда.
Гравитация: Строительство последовательной квантовой теории гравитации
В чем сложность?Теория гравитации, сформулированная Эйнштейном, несовместимы с законами квантовой механики.Теоретики столкнуться с серьезными трудностями при попытке построить квантовая версия гравитации.
Как бы наше понимание гравитации быть затронуты?
Теория квантовой гравитации привела бы к нескольким заметным эффекты в макроскопическом мире. На расстояниях много-много Однако теория гравитации Эйнштейна меньше атома. был бы существенно изменен.
Почему эта проблема важна?
Квантовая механика и гравитация — два великих столпа науки.Соединение этих двух принципов будет создать новое фундаментальное понимание природы. Там также могут иметь значение для черных дыр.
Для более подробного обсуждения щелкните здесь.
В физике элементарных частиц: Механизм, создающий основную массу
В чем проблема?Массы электрона, протона и нейтрона равны генерируются в результате так называемого «электрослабого разрушения», но физики элементарных частиц не знают, как работает этот механизм разрушения.
Делает “Electroweak” Разрушение» влияет на макроскопический мир?
Поскольку весь материал состоит из атомов и поскольку атомы состоят из электронов, протонов и нейтронов, «ломка» производит масса всего.
Когда ученые Вероятность решения этой проблемы?
Большой адронный коллайдер, строящийся недалеко Женева, Швейцария, должно быть завершено примерно в 2005 год. К концу следующего десятилетия физики возможно, ответ будет известен.
Щелкните здесь для получения дополнительной информации. Смотрите также
Юпитер Научный отчет
о возможном открытии «частицы Бога».
Теоретический высокоэнергетический Физика: объединение основных сил
Что означает объединение?Две, казалось бы, разные силы объединяются, когда найдена теория, объединяющая их. Две силы затем становятся проявлениями единой теоретической структуры.
Примеры объединения?
В девятнадцатом веке ученые смогли объединить электрические и магнитные силы в одну структуру называется электромагнетизмом. В 1960-х годах слабые субъядерные сила была объединена с электромагнетизмом, чтобы сформировать электрослабая теория, которая впоследствии была проверена в экспериментах на ускорителях частиц.
Какие силы имеют Не был унифицирован?
Две другие фундаментальные силы — гравитация и сильная ядерная сила – оставайтесь независимыми, изолированными сил.Однако теоретики подозревают, но не знают за уверены, что все фундаментальные силы проявятся из одной теории. В Библия Согласно Эйнштейну , это теория называется Единым Законом.
Другие силы, такие как Унифицированное трение?
Все остальные силы – трение, натяжение струны, опора силы, силы в пружинах, силы столкновения, атомные силы, молекулярные силы и т. д. – производятся фундаментальные силы.Поэтому необходимо только объединить четыре фундаментальных взаимодействия электромагнетизм, гравитация, слабое субъядерное взаимодействие и сильное ядерное взаимодействие.
Что лучше Кандидат на объединение?
Теория струн потенциально может объединить не только все фундаментальные силы, но и элементарные частицы. Читать краткий доклад о теории струн, кликните сюда.
Что такое ТВО?
GUT расшифровывается как теория великого объединения.GUT объединяются электромагнетизм, слабое субъядерное взаимодействие и сильное ядерное взаимодействие в единую теорию. Сила тяжести не включено. Возможно, появится теория ТВО. как часть структуры теории струн.
В космологии: Сотворение Вселенной
Сколько стоят ученые Знаешь о Начале Вселенной?Космологи определили общую историю Вселенная, начиная с одной триллионной доли секунды после создания.Эта великая история рассказана в «Ветхий Завет» Библия согласно Эйнштейну . Чтобы прочитать комментарий Стивена Хокинга к созданию Вселенная, нажмите здесь.
Что такое Ultimate Поиски в космологии?
Большой вопрос: «Как родилась наша Вселенная?» и что произошло, когда Вселенная впервые возникла сразу после момент создания?”
Что-нибудь известно о Вселенная до одной триллионной секунды?
С самого начала предполагалось, что ткань пространство подверглось колоссальному растяжению, что привело к излучение и вещество во Вселенной рассеяться.Этот идея называется инфляцией. Для получения дополнительной информации см. рецензия на книгу on Инфляционная Вселенная
Что нужно знать понять Творение?
При времени менее 10 -43 секунд – a период, известный как эпоха Планка, когда Вселенная была настолько малы, что гравитационные квантовые эффекты были важный. Чтобы понять Вселенную во время Эпоха Планка, нужна квантовая теория гравитации. См. выше.
Биология: основы Процессы жизни Осуществляются ДНК и белками
Что такое ДНК?ДНК кодирует биологические молекулы (такие как белки) которые либо контролируют фундаментальные биологические процессы, либо составляют основные структуры жизни.
В чем проблема?
Где-то в начале 21 века последовательности ДНК многих форм жизни, включая человека.См. отчет Jupiter Scientific о проекте генома. Большая проблема состоит в том, чтобы определить, что делают все белки и как из этого знания можно воспроизвести жизнь.
Насколько это важно понять ДНК?
Понять ДНК — значит понять жизнь на фундаментальный уровень.
Как это будет Знания влияют на нашу жизнь?
Если биологи научатся манипулировать последовательности ДНК по желанию, тогда они смогут изменить и создать жизнь.Технологические преимущества будет ошеломляющим. Потенциальные злоупотребления могут быть ужасающими.
В Неврология: свобода воли
Как это? У людей есть свобода решать и действовать?Наш мозг и органы чувств позволяют нам реагировать на наше окружение таким образом, который не является детерминированным. У нас, людей, есть развил замечательную способность принимать решения, планировать наши действия и отчасти решать наши судьбы.Но как это происходит?
Что играет Роль в свободной воле?
До некоторой степени должна быть задействована квантовая механика. Если мир не был квантово-механическим, то будущее определился бы. Мозг – как сложный, динамичный система – это важно. Обучение и отсроченная реакция два других основных ингредиента. Книга «Эволюция. разведки» Библия согласно Эйнштейну подарков некоторые из этих идей.
Другие важные научные проблемы:
В астрофизике: источник гамма-всплесков
В теоретической космологии и физике элементарных частиц: космологический Постоянная проблема (звонящий на 28 августа В эфире Science Friday спросили вопрос по этому важному вопросу)
Обновление: недавние наблюдения показывают, что Вселенная ускоряется и поэтому вероятен ненулевой космологический.Это увеличивает важность проблемы космологической постоянной. Однако теоретики придумали новое решение называют квинтэссенцией.В физике элементарных частиц и астрофизике: проблема солнечных нейтрино
Обновление: эта проблема, скорее всего, решена. Имеются убедительные доказательства того, что нейтрино имеют массу и что электронные нейтрино испускаются в ядре Солнца превращаться в другие нейтрино через колебания на пути к Земле.В физике твердого тела: механизм позади Высокотемпературные сверхпроводники
В биологии: свертывание белков
In Neuroscience: Consciousness (Флойд Блюм, редактор журнала
Science , поднял этот важный вопрос в 28 августа Научная пятница)В палеонтологии: как современные микробиологические Информация может быть использована для реконструкции «Древнего древа жизни»
В геологии: динамика внутренней Земли
В геологии: предсказание землетрясений
В химии: как производят микроскопические атомные силы Различное макроскопическое поведение
В химии: изготовление и обработка Структуры на основе углерода (фуллерены)
Если у вас есть предложение для этого списка замечательных нерешенные проблемы в науке, пожалуйста, на почту это к admin@jupiterscientific.орг.
Настоящий доклад подготовлен сотрудниками Юпитер Научный, организация, занимающаяся популяризацией наука через книги, интернет и другие средства связи.
Эту веб-страницу ЗАПРЕЩАЕТСЯ копировать на другие веб-сайты. сайты, но другие сайты могут ссылаться на эту страницу.
Авторское право © 1998, 1999, 2000, Jupiter Scientific
На информационную страницу Jupiter Scientific
великих неизвестных науки: 20 нерешенных вопросов
Из чего состоит Вселенная?
ЛОНДОН. Астрономы сталкиваются с неловкой загадкой: они не знают, из чего состоит 95 процентов Вселенной.Атомы, из которых состоит все, что мы видим вокруг себя, составляют лишь жалкие 5 процентов. За последние 80 лет стало ясно, что существенный остаток состоит из двух теневых сущностей — темной материи и темной энергии. Первый, впервые обнаруженный в 1933 году, действует как невидимый клей, связывая галактики и скопления галактик вместе. Обнародованная в 1998 году, последняя ускоряет расширение Вселенной. Астрономы приближаются к истинным личностям этих невидимых нарушителей.
Как началась жизнь?
Четыре миллиарда лет назад что-то зашевелилось в первобытном бульоне. Несколько простых химических веществ собрались вместе и создали биологию — появились первые молекулы, способные воспроизводить себя. Мы, люди, связаны эволюцией с этими ранними биологическими молекулами. Но как основные химические вещества, присутствующие на ранней Земле, спонтанно образовали нечто, напоминающее жизнь? Как мы получили ДНК? Как выглядели первые клетки? Спустя более полувека после того, как химик Стэнли Миллер предложил свою теорию «первичного бульона», мы до сих пор не можем прийти к единому мнению о том, что произошло.Одни говорят, что жизнь зародилась в горячих бассейнах возле вулканов, другие говорят, что ее начало положили метеориты, упавшие в море.
Мы одни во вселенной?
Возможно, нет. Астрономы прочесывают вселенную в поисках мест, где водные миры могли дать начало жизни, от Европы и Марса в нашей Солнечной системе до планет, находящихся за много световых лет от нас. Радиотелескопы подслушивали небеса, и в 1977 году был услышан сигнал, несущий потенциальные признаки инопланетного сообщения.Астрономы теперь могут сканировать атмосферы инопланетных миров на наличие кислорода и воды. Следующие несколько десятилетий будут захватывающим временем для охотников за инопланетянами, поскольку только в нашем Млечном Пути насчитывается до 60 миллиардов потенциально обитаемых планет.
Что делает нас людьми?
Просто взглянув на свою ДНК, вы ничего не узнаете — геном человека на 99 процентов идентичен геному шимпанзе и, если уж на то пошло, на 50 процентов геному банана. У нас, однако, мозг больше, чем у большинства животных — не самый большой, но содержащий в три раза больше нейронов, чем у гориллы (точнее, 86 миллиардов).Многие вещи, которые мы когда-то считали отличительными в нас — язык, использование инструментов, узнавание себя в зеркале — видны и у других животных. Возможно, дело в нашей культуре и ее последующем воздействии на наши гены (и наоборот). Ученые считают, что приготовление пищи и наше мастерство обращения с огнем, возможно, помогли нам обрести большой мозг. Но, возможно, именно наша способность к сотрудничеству и обмену навыками делает эту планету населенной людьми, а не обезьянами.
Что такое сознание?
Мы все еще не совсем уверены.Мы знаем, что это связано с различными областями мозга, объединенными в сеть, а не с одной частью мозга. Мысль заключается в том, что если мы выясним, какие части мозга задействованы и как работает нейронная схема, мы выясним, как возникает сознание, в чем может помочь искусственный интеллект и попытки построить мозговой нейрон за нейроном. Более сложный, более философский вопрос заключается в том, почему что-то вообще должно быть сознательным.
Хорошее предположение состоит в том, что, объединяя и обрабатывая большое количество информации, а также фокусируясь и блокируя, а не реагируя на бомбардирующие нас сенсорные входы, мы можем различать, что реально, а что нет, и представлять множество будущих сценариев, которые помогают нам адаптироваться. и выжить.
Почему мы мечтаем?
Около трети жизни мы проводим во сне. Учитывая, сколько времени мы тратим на это, можно подумать, что мы знаем об этом все. Но ученые все еще ищут полное объяснение того, почему мы спим и видим сны. Приверженцы взглядов Зигмунда Фрейда считали, что сны являются выражением несбывшихся желаний, часто сексуальных, в то время как другие задаются вопросом, являются ли сны чем-то иным, кроме случайных включений спящего мозга.
Исследования на животных и достижения в области визуализации мозга привели нас к более сложному пониманию, которое предполагает, что сновидения могут играть роль в памяти, обучении и эмоциях.Например, было показано, что крысы воспроизводят во сне свой опыт бодрствования, что, по-видимому, помогает им решать сложные задачи, такие как навигация по лабиринтам.
Почему там вещи?
Вам действительно не следует здесь находиться. «Вещество», из которого вы состоите, — это материя, у которой есть аналог — антиматерия, отличающаяся только электрическим зарядом. Когда они встречаются, оба исчезают во вспышке энергии.
Наши лучшие теории предполагают, что Большой взрыв создал равное количество двух веществ, а это означает, что с тех пор вся материя должна была столкнуться с антиматерией, уничтожив их обоих и оставив Вселенную захлестнутой только энергией.Ясно, что у природы есть тонкий уклон в сторону материи, иначе вы бы не существовали. Исследователи просеивают данные Большого адронного коллайдера, пытаясь понять, почему суперсимметрия и нейтрино являются двумя ведущими претендентами.
Существуют ли другие вселенные?
Наша вселенная очень необычное место. Измените хотя бы некоторые из его настроек, и жизнь, какой мы ее знаем, становится невозможной. В попытке решить эту проблему «тонкой настройки» физики все чаще обращаются к понятию других вселенных.Если бы их было бесконечное количество в «мультивселенной», то каждая комбинация сеттингов где-то бы разыгрывалась и, конечно же, вы оказывались бы во вселенной, где вы способны существовать. Это может показаться безумием, но данные космологии и квантовой физики указывают именно на это.
Куда мы положим весь углерод?
Последние пару сотен лет мы наполняем атмосферу углекислым газом, высвобождая его за счет сжигания ископаемого топлива, которое когда-то удерживало углерод под поверхностью Земли.Теперь мы должны вернуть весь этот углерод или рискнуть последствиями потепления климата. Но как мы это делаем? Одна идея состоит в том, чтобы похоронить его в старых нефтяных и газовых месторождениях. Другой — спрятать его на дне морском. Но мы не знаем, как долго он там пробудет и каковы могут быть риски. Между тем, мы должны защитить естественные долговременные запасы углерода, такие как леса и торфяные болота, и начать производить энергию таким образом, чтобы она не выбрасывалась еще больше.
Как мы можем получить больше энергии от солнца?
Истощение запасов ископаемого топлива означает, что нам нужен новый способ обеспечения энергией нашу планету.Наша ближайшая звезда предлагает более одного возможного решения. Мы уже используем солнечную энергию для производства солнечной энергии. Другая идея состоит в том, чтобы использовать энергию солнечного света для разделения воды на составные части: кислород и водород, которые могли бы стать чистым топливом для автомобилей будущего. Ученые также работают над энергетическим решением, которое зависит от воссоздания процессов, происходящих внутри самих звезд — они строят машину для ядерного синтеза. Есть надежда, что эти решения смогут удовлетворить наши энергетические потребности.
Что такого странного в простых числах?
Тот факт, что вы можете безопасно делать покупки в Интернете, возможен благодаря простым числам — тем цифрам, которые могут делиться только на себя и на единицу. Шифрование с открытым ключом — сердцебиение интернет-торговли — использует простые числа для создания ключей, способных скрыть вашу конфиденциальную информацию от посторонних глаз. И все же, несмотря на их фундаментальное значение для нашей повседневной жизни, простые числа остаются загадкой. Очевидная закономерность внутри них — гипотеза Римана — на протяжении столетий мучила некоторые из самых ярких умов математиков.Однако до сих пор никому не удалось укротить их странность. Это может просто сломать Интернет.
Как победить бактерии?
Антибиотики – одно из чудес современной медицины. Открытие сэра Александра Флеминга, удостоенное Нобелевской премии, привело к созданию лекарств, которые боролись с некоторыми из самых смертельных болезней и сделали возможным хирургическое вмешательство, трансплантацию и химиотерапию. Тем не менее, это наследие находится в опасности — в Европе около 25 000 человек ежегодно умирают от бактерий с множественной лекарственной устойчивостью. Наш ассортимент лекарственных препаратов истощался на протяжении десятилетий, и мы усугубляем проблему, выписывая чрезмерное количество рецептов и злоупотребляя антибиотиками — по оценкам, 80 процентов случаев U.S. антибиотики используются для ускорения роста сельскохозяйственных животных. К счастью, появление секвенирования ДНК помогает нам открывать антибиотики, которые, как мы никогда не знали, могут производить бактерии. Наряду с инновационными, хотя и грубыми методами, такими как пересадка «хороших» бактерий из фекалий и поиск новых бактерий в глубинах океанов, мы все еще можем идти в ногу с организмами, которые старше нас на 3 миллиарда лет.
Могут ли компьютеры работать быстрее?
Наши планшеты и смартфоны — это мини-компьютеры, обладающие большей вычислительной мощностью, чем астронавты доставили на Луну в 1969 году.Но если мы хотим продолжать увеличивать количество вычислительной мощности, которую мы носим в карманах, как мы собираемся это делать? Существует не так много компонентов, которые вы можете втиснуть в компьютерный чип. Достигнут ли предел, или есть другой способ сделать компьютер? Ученые рассматривают новые материалы, такие как атомарно тонкий углерод — графен, а также новые системы, такие как квантовые вычисления.
Сможем ли мы когда-нибудь вылечить рак?
Короткий ответ — нет. Не отдельное заболевание, а свободная группа из многих сотен болезней, рак существует со времен динозавров, и, поскольку он вызывается неисправными генами, риск заложен в каждом из нас.Чем дольше мы живем, тем больше вероятность того, что что-то может пойти не так во всех отношениях. Рак — это живое существо, постоянно развивающееся, чтобы выжить.
Несмотря на то, что это невероятно сложно, с помощью генетики мы узнаем все больше и больше о том, что вызывает его, как он распространяется, а также улучшаем его лечение и профилактику. И знайте: до половины всех случаев рака — 3,7 миллиона в год — можно предотвратить; бросить курить, умеренно пить и есть, вести активный образ жизни и избегать длительного пребывания на полуденном солнце.
Когда у меня появится робот-дворецкий?
Роботы уже умеют подавать напитки и нести чемоданы. Современная робототехника может предложить нам «штат» индивидуально специализированных роботов: они готовят ваши заказы Amazon к доставке, доят ваших коров, сортируют вашу электронную почту и переправляют вас между терминалами аэропорта. Но по-настоящему «интеллектуальный» робот требует от нас взломать искусственный интеллект. Настоящий вопрос заключается в том, оставите ли вы робота-дворецкого наедине в доме со своей бабушкой. А учитывая, что к 2025 году Япония стремится к тому, чтобы роботы-помощники ухаживали за пожилыми людьми, мы сейчас серьезно об этом думаем.
Что на дне океана?
Девяносто пять процентов океана не исследованы. Что там внизу? В 1960 году Дон Уолш и Жак Пикар спустились на семь миль вниз, в самую глубокую часть океана, в поисках ответов. Их путешествие раздвинуло границы человеческих возможностей, но дало им лишь отблеск жизни на морском дне. Добраться до дна океана настолько сложно, что по большей части приходится прибегать к отправке беспилотных аппаратов в качестве разведчиков.
Открытия, которые мы сделали до сих пор — от причудливых рыб, таких как бочкоглаз, с его прозрачной головой, до потенциального лечения болезни Альцгеймера, сделанного ракообразными, — это крошечная часть странного мира, скрытого под волнами.
Что находится на дне черной дыры?
Это вопрос, на который у нас пока нет инструментов, чтобы ответить. Общая теория относительности Эйнштейна гласит, что когда черная дыра создается умирающей, коллапсирующей массивной звездой, она продолжает разрушаться до тех пор, пока не образует бесконечно маленькую, бесконечно плотную точку, называемую сингулярностью.
Но и в таких масштабах квантовой физике тоже есть что сказать. За исключением того, что общая теория относительности и квантовая физика никогда не были самыми счастливыми соседями — десятилетиями они выдерживали все попытки их объединить.Однако недавняя идея, названная М-теорией, однажды может объяснить невидимый центр одного из самых экстремальных творений Вселенной.
Можем ли мы жить вечно?
Мы живем в удивительное время: мы начинаем воспринимать «старение» не как факт жизни, а как болезнь, которую можно лечить и, возможно, предотвратить или, по крайней мере, отсрочить на очень долгое время. Наши знания о том, что заставляет нас стареть и что позволяет некоторым животным жить дольше других, быстро расширяются.
И хотя мы еще не проработали все детали, полученные нами данные о повреждении ДНК, балансе старения, обмена веществ и репродуктивной способности, а также о генах, которые регулируют это, дополняют более широкую картину, потенциально приводя к к медикаментозному лечению.
Но настоящий вопрос не в том, как мы собираемся жить дольше, а в том, как мы собираемся жить дольше хорошо. А поскольку многие болезни, такие как диабет и рак, являются болезнями старения, ключом может стать лечение самого старения.
Как решить проблему перенаселения?
Число людей на нашей планете удвоилось и превысило 7 миллиардов с 1960-х годов, и ожидается, что к 2050 году нас будет не менее 9 миллиардов. Где мы все будем жить и как мы собираемся производить достаточно еды и топлива для нашего постоянно растущего населения? Может быть, мы сможем отправить всех на Марс или начать строить многоквартирные дома под землей.Мы могли бы даже начать питаться выращенным в лаборатории мясом. Это может звучать как научно-фантастические решения, но нам, возможно, придется начать относиться к ним более серьезно.
Возможно ли путешествие во времени?
Путешественники во времени уже ходят среди нас. Благодаря специальной теории относительности Эйнштейна астронавты на орбите Международной космической станции ощущают, что время идет медленнее. При такой скорости эффект ничтожен, но если увеличить скорость, эффект означает, что однажды люди смогут отправиться на тысячи лет в будущее.Природа, кажется, меньше любит людей, которые идут другим путем и возвращаются в прошлое, однако некоторые физики придумали сложный план, как сделать это с помощью червоточин и космических кораблей. Его можно даже использовать, чтобы вручить себе подарок на Рождество или ответить на некоторые из многих вопросов, связанных с великими неизвестными Вселенной.
«Большие вопросы науки: поиски решения великих неизвестных» опубликована Андре Дойчем.
Во времена дезинформации и избытка информации качественная журналистика важнее, чем когда-либо.
Подписавшись, вы поможете нам правильно написать историю.
ФОТОГАЛЕРЕЯ (НАЖМИТЕ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ)
11 эпических научных загадок, которые исследователи никак не могут разгадать
Чтобы исследовать некоторые из самых больших загадок в науке, вы должны отправиться в довольно далекие места: на дно океанов, внутрь человеческого мозга, на вершины гор и даже в конец света.
Вот что мы сделали в научном подкасте Unexplainable , , который Vox запустил в марте, чтобы исследовать самые важные, интересные и внушающие благоговейный трепет вопросы науки, оставшиеся без ответа. Мы решили задавать важные вопросы, которые вдохновляют ученых на выполнение своей работы — вопросы, которые наполняют их удивлением или целеустремленностью или напоминают им, что Вселенная по-прежнему представляет собой огромное место с неиспользованным потенциалом.
Изучая эти истории, мы узнали некоторые удивительные причины, по которым крупные научные загадки могут оставаться нераскрытыми годами или даже десятилетиями: некоторые из них связаны с ограничениями технологий, другие — с человеческими недостатками.Тем не менее, работа над Unexplainable напомнила нам, что в вопросе есть надежда. Зачем спрашивать, если не веришь, что ответ возможен?
Здесь мы собрали 11 вопросов, которые поразили нас больше всего.
Чтобы узнать больше, подпишитесь на Unexplainable , где бы вы ни слушали подкасты .
Из чего состоит большая часть Вселенной?
Это простой вопрос, который также сбивает с толку без ответа: из чего состоит Вселенная? Оказывается, все звезды во всех галактиках во всей вселенной едва ли могут объяснить все эти штук .Большая часть материи во Вселенной на самом деле невидима, неприкасаема и до сих пор не обнаружена. Это называется темной материей, и, несмотря на то, что ее ищут десятилетиями, ученые до сих пор понятия не имеют, что это такое.
Дополнительная литература: темная материя, необъяснимая
Что живет в «сумеречной зоне» океана?
По мере того, как вы погружаетесь глубже в океан, через него проходит все меньше и меньше солнечного света, и примерно на 200 метров ниже поверхности вы достигаете области, называемой «сумеречная зона».Солнечный свет почти полностью исчезает из поля зрения, и наши знания об этих темных глубинах тоже исчезают.
«Это почти легче определить по тому, чего мы не знаем, чем по тому, что мы знаем», — сказал Берду Пинкертону из Vox Андоне Лавери, акустик из Океанографического института Вудс-Хоул.
Тем не менее, этот регион океана чрезвычайно важен. Возможно — но не точно — что в сумеречной зоне обитает больше рыб, чем во всем остальном океане вместе взятом, а существа темного океана играют большую роль в регулировании климата.
Дальнейшее чтение: «Это глубоко. Темно. Это неуловимо». Сумеречная зона океана полна чудес.
Что убило Венеру?
«Пейзаж ада» — наиболее подходящее слово для описания поверхности Венеры, второй планеты от Солнца. При температуре 900 градусов по Фаренгейту это самая горячая планета в Солнечной системе, отчасти благодаря атмосфере, почти полностью состоящей из углекислого газа. Облака высококоррозионной серной кислоты нависают над вулканическим ландшафтом из острых, как бритва, потоков лавы.Самое поразительное, что давление на поверхности Венеры примерно в 92 раза превышает давление, которое вы ощущаете на уровне моря на Земле.
Тем не менее, некоторые ученые подозревают, что когда-то Венера была очень похожа на Землю, с жидким водным океаном, подобным тем, которые поддерживают жизнь на нашей планете. Это вызывает экзистенциальный вопрос о жизни на Земле. «Это действительно вопрос о том, почему мы здесь», — говорит Робин Джордж Эндрюс, вулканолог и автор книги « супервулканов: что они говорят о Земле и мирах за пределами ».
«Венера и Земля — планетарные братья и сестры, — говорит Эндрюс. «Они были сделаны в одно и то же время и из одного и того же материала, но Венера апокалиптична и ужасна во всех смыслах. Земля – это рай. Так почему же у нас есть рай рядом с потерянным раем?»
Есть две ведущие гипотезы. Во-первых, солнце сожгло Венеру до смерти. Во-вторых, это сделали вулканы.
Дополнительная литература: Венера могла быть раем, но превратилась в ад. Земляне, обратите внимание.
Как будут выглядеть животные в будущем?
Невозможно полностью предсказать, как будет развиваться эволюция в будущем, но это не значит, что мы не можем попробовать. Репортер Мэнди Нгуен попросила биологов и других экспертов высказать свое мнение: как животные могут выглядеть через миллион лет?
Эксперты серьезно подошли к вопросу. «Я действительно думаю, что это действительно полезное и важное упражнение», — сказала Нгуен Лиз Альтер, профессор эволюционной биологии Калифорнийского государственного университета Монтерей-Бей.Размышляя о силах, которые будут определять будущее жизни на Земле, мы должны думать о том, как люди меняют окружающую среду прямо сейчас.
Дополнительная литература: Животные, которые могут существовать через миллион лет, в воображении биологов
Что вызывает болезнь Альцгеймера?
Не существует ни лекарства от болезни Альцгеймера, нейродегенеративного заболевания, вызывающего деменцию, ни высокоэффективных методов лечения, несмотря на десятилетия исследований. Почему? Во-первых, у ученых нет полного понимания того, что вызывает болезнь.
В течение многих лет господствовала теория о том, что болезнь Альцгеймера вызывается скоплением белков, называемых амилоидами, которые фактически создают бляшки в мозгу. Но лекарства, которые помогают очистить мозг от амилоидов, похоже, не очень хорошо борются с болезнью.
Некоторые ученые считают, что исследователи болезни Альцгеймера были слишком сосредоточены на одной этой теории в ущерб изучению других потенциальных причин, таких как вирусные инфекции.
Дополнительная литература: Новое лекарство от болезни Альцгеймера, которое может сломать Medicare
Почему безмозглая желтая слизь, известная как «слизевик», такая умная?
Слизневая плесень — чрезвычайно простой организм, но в то же время необычайно сложный.
Технически это одноклеточные организмы. Но многие отдельные клетки слизевика могут сливаться в огромную массу, способную, ну… думать.
Слизневая плесень может проходить лабиринты и, кажется, способна принимать решения о риске и пользе. Есть даже свидетельства того, что слизевики могут отслеживать время. Все это они делают без мозга и даже без единой клетки мозга. Какой бы механизм ни позволял слизевику решать эти проблемы, он эволюционировал иначе, чем человек.Как именно они это делают? И что это может рассказать нам о природе интеллекта?
Дополнительная литература: Хэмпширский колледж продвигал на своих факультетах безмозглую слизевиковую плесень. И он работает над пограничной политикой.
Какого максимально возможного возраста может достичь человек?
Жив ли сегодня первый человек, доживший до 150 лет? Мы не знаем. В среднем продолжительность жизни человека увеличилась за десятилетия в большинстве стран мира, но неясно, существует ли потолок. Может ли человек дожить до своего второго столетия? Технологии и лекарства, которые могли бы сделать это возможным, возможно, уже находятся в разработке.Но если это сработает, перед обществом встанут тревожные вопросы.
Дополнительная литература: Статья научного репортера Ферриса Джабра «Как долго мы можем жить?» для New York Times Magazine вдохновил этот эпизод.
Являются ли долговременные симптомы уникальными для Covid-19?
Миллионы людей во всем мире сталкиваются с длительными симптомами Covid-19 в течение недель или месяцев после того, как их первоначальная инфекция излечилась. Некоторые ученые говорят, что эти «долгосрочные» симптомы не уникальны для Covid.Вместо этого они утверждают, что многие типы вирусных инфекций могут оставлять людей с длительными симптомами, которые часто остаются незамеченными в медицине. Возникает вопрос: что связывает все эти дальние симптомы?
«Всегда было [и есть] то, что пациенты, которые заболевают, испытывают высокий уровень симптомов, подобных тем, которые описаны у пациентов с длительным течением Covid», — сказала Vox’s Меган Хози, доцент кафедры физической медицины и реабилитации Университета Джона Хопкинса. Юлия Беллуз.«Мы только что проделали ужасную работу по признанию [и] лечению их».
Дополнительная литература: Ноющие симптомы, с которыми сталкиваются дальнобойщики, раскрывают разочаровывающее слепое пятно в медицине.
Почему врачи мало знают об эндометриозе?
У людей с эндометриозом ткань, подобная той, что растет внутри матки, растет в других частях тела. Это хроническое заболевание, которое может быть изнурительно болезненным. Тем не менее, врачи не до конца понимают, что вызывает это заболевание, и возможности лечения ограничены.
Хуже того, многие люди с эндометриозом обнаруживают, что врачи могут игнорировать их опасения. На то, чтобы поставить точный диагноз, могут уйти годы, а исследования этого состояния плохо финансируются.
Корреспондент Vox Берд Пинкертон подчеркнул, как неприятно страдать от хронического заболевания, которое часто игнорируют. «Это так, так, так душераздирающе просто жить в этом теле изо дня в день», — сказал один пациент Пинкертону.
Дополнительная литература: Люди с эндометриозом испытывают ужасную боль.Наконец-то новое лечение.
Почему у нас есть анусы — или, если уж на то пошло, задницы?
Это вопрос, на который мы даже не подозревали, что хотим ответить, пока не услышали, как Кэтрин Ву из Atlantic объясняет, что «появление ануса имело важное значение в эволюции животных». До появления ануса животные должны были питаться и испражняться через одно и то же отверстие. Анус позволил создать более эффективную систему и позволил животной жизни на Земле вырасти больше и принять новые формы и формы.
Но здесь у ученых нет полной картины истории эволюции; они не знают, у какого существа первым развился анус и когда. «Очень сложно изучать что-то, чему должно быть миллионы и миллионы лет, и что оно не окаменело, — говорит Ву.
И еще вопрос: почему у человека такая большая задница по сравнению с другими млекопитающими?
Дополнительная литература: Кэтрин Ву «Самый неловкий орган тела — это чудо эволюции» в Atlantic.
Что такое шаровая молния?
На протяжении тысячелетий люди рассказывали истории о таинственных светящихся сферах, которые светятся, потрескивают и устрашающе парят во время грозы. Их замечали в домах, в сельской местности, в городах, в самолетах и даже в окнах.
Кажется, что они не от мира сего, но ученые считают, что они во многом от мира сего. Эти явления называются шаровыми молниями, и они остаются одним из самых загадочных погодных явлений на Земле.
Шаровая молния обычно длится всего несколько мгновений, и невозможно предсказать, где и когда она появится. Вы не можете охотиться за шаровой молнией и надежно ее найти. Шаровая молния найдет вас.
Встречается редко, но многие видели. Ученые точно не знают, откуда он берется, но это не мешает им пытаться сделать его самостоятельно в своих лабораториях.
Дополнительная литература: Шаровая молния реальна и очень редка. Вот каково это испытать.
И многое другое…
Это всего лишь 11 тайн, которые мы раскрыли в Необъяснимое . Есть так много других! Они включают такие вопросы, как: Можем ли мы предсказать, когда сформируются торнадо? Куда девается весь пластик в океане? Почему некоторые люди думают, что могут разговаривать с мертвыми? Что делать с «синдромом Гаваны»? Как закончится вселенная? Какова высота горы Эверест? Почему работает эффект плацебо? Найти все эпизоды здесь.
Если у вас есть идеи для будущих шоу, отправьте нам письмо по адресу unexplainable@vox.ком.
Нерешенные проблемы информатики
Информатика — одна из самых быстрорастущих дисциплин. «Сегодня наши смартфоны обладают большей вычислительной мощностью, чем было доступно в ранних моделях, занимавших целые комнаты» (Циммерманн, 2017). С момента рождения первого компьютера человеческое общество официально вступило в эпоху революции компьютерных технологий. Усилиями ученых-компьютерщиков компьютерная наука и технологии быстро развивались и проникали в производство и жизнь людей с чрезвычайно высокой скоростью.Промышленная автоматизация, разумная жизнь и т. д. стали плодотворными результатами развития вычислительной науки и техники. В настоящее время применение компьютерных наук и технологий в различных областях, таких как медицина, образование, военная промышленность и т. д., становится все более и более обширным, а диапазон их применения все еще расширяется. В то же время компьютерные науки и технологии также распространились на новые отрасли.
Эти достижения заставляют задуматься: каковы пределы компьютерных наук? Каким будет будущее информатики? Цель этого критического исследовательского эссе — ответить на эти вопросы, исследуя нерешенные проблемы информатики с исторической, научной и этической точек зрения.Не будет преувеличением сказать, что решение этих проблем определит будущее информатики и человеческой цивилизации.
При рассмотрении будущего компьютерных наук в связи с нерешенными проблемами информатики крайне важно учитывать исторические, научные и этические перспективы. Во-первых, историческая перспектива обеспечивает контекст программных приложений. Самой ранней волной компьютерных приложений было моделирование реального мира, которое началось в 1960 году. До 1964 года компьютеры в основном использовались для научных, математических и военных целей из-за их громоздких размеров (Zimmermann, 2017).С развитием аппаратного обеспечения компьютеры все чаще применялись в деловых и индивидуальных сценариях, таких как расчет заработной платы для крупных корпораций, игра в видеоигры и недавняя волна виртуальной реальности. Конечная симуляция — это создание полностью виртуального мира, как его представляет поп-культура.
Еще одна волна компьютерных приложений связана с коммуникацией и хранением данных, которая началась в 1980-х годах. Электронная почта, онлайн-бронирование, электронная коммерция, электронные книги, социальные сети и т. д.были созданы для удовлетворения потребностей людей в общении. Подобно симуляции, общение также является одним из основных факторов, влияющих на человеческое общество. С 2010-х годов было создано новое направление искусственного интеллекта, включая распознавание речи, умную бытовую технику и машинное обучение. Среди трех волн компьютерных приложений искусственный интеллект оказался самым новым, наименее развитым и обладающим высоким потенциалом.
Кроме того, аппаратные технологии также претерпели огромную эволюцию за последние десятилетия.Первые компьютеры в основном изготавливались из электронных ламп. Раньше он был громоздким и его было крайне неудобно носить с собой. Основными целями были военные, научные вычисления и экспериментальные разработки (Waldrop, 2016). Текущее поколение компьютеров может сконцентрировать функции управления и управления на одном чипе, что делает компьютеры меньше, дешевле и портативнее. Прошлые поколения компьютеров указывают на то, что превосходная производительность и повышенная портативность всегда были основной тенденцией развития компьютерного оборудования.
С 1970 года, как и предсказывает закон Мура, количество компонентов, которые можно разместить на интегральной схеме (микропроцессоре), удваивается каждые 18 месяцев, а производительность компьютера почти удваивается. Однако после 2005 года эта тенденция начала замедляться, и чрезвычайно маленькие интегральные схемы сталкиваются с такими проблемами, как рассеивание тепла (Waldrop, 2016). Если мы будем продолжать развиваться в соответствии с этой тенденцией, когда размер интегральной схемы будет близок к атомному уровню, движение электронов уже не будет подчиняться классическим законам физики.Это создает серьезную проблему и ограничение для информатики в будущем.
Во-вторых, научная перспектива дает представление о природе вычислений и их будущем. Одной из определяющих особенностей компьютеров является то, что они выполняют сложные задачи с высокой скоростью. Одна нерешенная проблема информатики, проблема P и NP, будет определять, насколько быстро будущий компьютер будет выполнять свои задачи. Проблема утверждает, что если P представляет категорию задач с эффективными решениями, а NP представляет категорию задач с эффективно проверяемыми решениями, то P=NP будет означать, что «для каждой проблемы, имеющей эффективно проверяемое решение, мы можем найти это решение». также эффективно» (Fortnow, 2009).
Многие лауреаты премии Тьюринга согласны с тем, что проблема P и NP является очень важной проблемой, которую необходимо решить. Этот вопрос был поставлен Математической школой Клэя на первое место как «вопрос премии тысячелетия» за приз в размере 7 миллионов долларов. Стив Смейл, обладатель премии Филдса, также назвал эту проблему одной из самых важных математических и вычислительных задач следующего столетия. Стив Кук предсказал, что даже если P=NP ложно, человеческим существам потребуется примерно одно столетие, чтобы найти доказательство (Cook, 2003).Эта математическая проблема имеет фундаментальное значение для информатики, поскольку многие практические задачи в реальной жизни имеют естественные и недетерминированные алгоритмы.
Кроме того, работа компьютера является детерминированной. Поэтому понимание взаимосвязи между детерминированным и недетерминированным временем особенно важно для следующего этапа эволюции компьютеров. Таким образом, обсуждается идея объединения квантовой механики с вычислительными задачами. Эта идея была предложена Фейнманом в 1982 году.Согласно его видению, стандартная квантовая система (система, которой легко управлять) может быть использована для моделирования сложных квантовых систем, таким образом решая неразрешимые квантовые проблемы для классического компьютера, особенно проблемы, связанные с квантовой физикой множественных тел (Богосян и др.). Тейлор, 1998). Хотя в то время люди не знали, как реализовать такой квантовый симулятор, мысль Фейнмана напрямую повлияла на развитие квантовых вычислений.
П. В. Шор исследует, почему до сих пор открыто мало классов квантовых алгоритмов, и дает два объяснения: во-первых, квантовые компьютеры работают иначе, чем традиционные компьютеры, и существующие технологии больше не используются для разработки алгоритмов.Интуиция больше не полезна для понимания вычислительного процесса. Во-вторых, количество задач, которые квантовые компьютеры могут обеспечить существенное ускорение, относительно невелико по сравнению с использованием традиционных компьютеров (Шор, 2003). Без решения этих проблем аппаратные возможности современных компьютеров истощаются в соответствии с законом Мура.
Наконец, следует рассмотреть этическую перспективу нерешенных проблем информатики. Хотя в последние годы искусственный интеллект был популярной темой компьютерных наук, реальная проблема искусственного интеллекта еще не решена.До сих пор компьютеры по большей части не «понимают». За кажущимися разумными взаимодействиями всегда стоит человеческий замысел. Лэмпсон объясняет две практические проблемы, которые должны понять компьютеры. Основными проблемами первой проблемы являются видение в реальном времени, модели дорог, модели транспортных средств и модели внешних объектов, которые пересекают дорогу.
Все эти знания требуют от водителя многолетнего обучения (Lampson, 2003). Ввод датчика, неопределенности в работе транспортного средства и изменения, которые могут произойти в любое время в окружающей среде, могут быть учтены только автопилотом с поддержкой настоящего искусственного интеллекта.Однако создание компьютеров, которые могут «понимать», может привести к этическим дилеммам, таким как нарушение личной конфиденциальности. Предоставление лучших услуг означает тотальное вторжение в жизнь людей, что может вызвать серьезные опасения в будущем.
Помимо конфиденциальности, искусственный интеллект часто вызывает большую озабоченность по поводу отношений между людьми и машинами. Автоматизированное программирование — это спецификация информатики, которая в основном остается нерешенной. Люди боролись с этой проблемой в течение 40 лет, но прогресс был ограниченным.В некоторых областях возможно описание дизайна программы. Электронные таблицы и SQL-запросы удачны: их характеристики близки к программам. Тем не менее, эти решения используют макросы электронных таблиц, обновления SQL и точный контроль планирования в HTML (Lampson, 2003). Без этих элементов управления текущий уровень искусственного интеллекта по-прежнему не может выполнять сложные задачи программирования.
Однако, как только компьютеры смогут программировать самостоятельно, они станут более способными, чем люди, в большинстве дисциплин.Это может привести к безработице, бедности, дискриминации и другим социальным проблемам. Как только искусственный интеллект станет слишком мощным, уязвимости в Интернете и уязвимости в самой технологии искусственного интеллекта могут создать огромные риски для безопасности.
При анализе нерешенных проблем информатики и их последствий важно учитывать концепции молекулярной информатики и этики ИИ, чтобы получить более глубокое понимание. Во-первых, молекулярная информатика определяется как вычислительные процессы, основанные на построении молекулярных структур (Ghose, 2017).Молекулярная информатика принципиально отличается от современной информатики, основанной на единицах и нулях. Вместо этого он предлагает трехмерную альтернативу нынешним массовым вычислениям.
Хотя программа все еще находится на начальной стадии разработки, она показывает, что люди не должны ограничиваться прошлыми достижениями и должны исследовать вещи в разных направлениях, чтобы найти прорыв в вычислительной технике. Как и в случае с концепцией квантовых вычислений, попытки радикально изменить границы информатики и активно интегрировать информатику с физикой, химией и биографией могут привести к решению некоторых нерешенных проблем информатики, упомянутых выше, таких как P = NP. проблема и создание настоящего искусственного интеллекта.
Кроме того, для более глубокого понимания важно знать этику ИИ. Этика ИИ определяется как этические правила, которые способствуют ответственному развитию искусственного интеллекта (Castro, 2019). Крупные технологические компании в мире, такие как Google и Microsoft, установили свои собственные правила этики ИИ. Однако эти усилия не получили признания общественности, потому что этика ИИ, разработанная крупными корпорациями, почти не имеет обязательной юридической силы. Вместо этого они больше похожи на рекламные стратегии, которые помогают этим компаниям избежать государственного вмешательства.
Чтобы изменить эту ситуацию и создать действительно правящую этику ИИ, в процесс должно быть вовлечено правительство. Например, правительство может создать и возглавить альянс этического поведения ИИ, в состав которого входят крупнейшие технологические компании страны. Что касается вопросов безработицы, конфиденциальности и безопасности, о которых говорилось выше, члены альянса должны иметь абсолютную прозрачность в этом вопросе. Нарушение любых установленных ИИ этических правил влечет за собой штрафы и другие наказания.
Таким образом, я делаю вывод, что нерешенные проблемы информатики в основном касаются двух аспектов: природы компьютера и искусственного интеллекта. Во-первых, природа вычислений и их ограничения. Во-вторых, создание настоящего искусственного интеллекта и его влияние на человеческое общество. Первый аспект проблем основан на истории вычислений как способа, изобретенного людьми для выполнения сложных задач с более высокой эффективностью. Однако из-за ограничений аппаратного обеспечения становится все труднее увидеть прорыв в вычислительной мощности.
Возможные решения этой проблемы заключаются в будущем развитии квантовых вычислений, молекулярной информатики и т. д., дисциплин, целью которых является революция в существующих вычислительных технологиях. Второй аспект проблемы является относительно новым, поскольку в прошлом у людей не было избыточной вычислительной мощности для разработки искусственного интеллекта. Нерешенные проблемы ИИ связаны с тем, чтобы заставить компьютеры «понимать» и «программировать» без вмешательства человека. В дополнение к техническим трудностям эти проблемы также приводят к этическим дилеммам, которые необходимо решить.
Этот вывод важен, потому что он проливает свет на важные направления будущей компьютерной науки. Решение любой из вышеупомянутых проблем будет иметь взрывные последствия для человеческого общества, значительно повышая вычислительные и производственные возможности людей. Информатика и технологии являются одними из самых быстро развивающихся технологий в мире. В этом исследовательском документе обобщается статус-кво развития, прежде чем исследовать будущие перспективы, которые полезны для развития компьютерных наук и технологий.
В последние десятилетия большинство достижений в области компьютерных наук было связано с законом Мура, который неумолим. Таким образом, будущее компьютерных наук связано с прорывом в области теории вычислений, квантовых алгоритмов, молекулярной информатики, а также настоящего искусственного интеллекта. Следует также отметить, что ни одна из этих нерешенных проблем не является изолированной от остальных. Их отношения совершенно неразрывны, как отношения между оборудованием и программным обеспечением. Следовательно, решение любой из этих проблем, естественно, приведет к прогрессу в других.
Неразгаданные тайны науки и нашей Вселенной
«Главное — не переставать задавать вопросы. У любопытства есть своя причина существования. Нельзя не восхищаться, когда созерцаешь тайны вечности, жизни, чудесного строения реальности. Достаточно, если каждый день старается просто понемногу постигать эту тайну». – Альберт Эйнштейн . Несмотря на то, что наука открыла людям новую эру развития, в которой они могут участвовать, остается множество закрытых дверей, требующих ответов.В этом мире есть бесчисленные возможности, которые все еще находятся вне нашей досягаемости. Несмотря на новые открытия каждый день, человечество по-прежнему живет в мире различных элементов науки, которые были окружены тайной. С помощью этого блога мы отправим вас на невероятные американские горки, исследуя самые неразгаданные тайны науки, которые постоянно интересуют мир.
Всемирный день науки 2021Прежде чем мы приступим к раскрытию самых популярных загадок науки, давайте поговорим о Всемирном дне науки.Ежегодно 10 ноября Всемирный день науки за мир и развитие подчеркивает важность науки в обществе и необходимость привлечения широких слоев населения к обсуждению развивающихся научных проблем. Он также подчеркивает значение и актуальность науки в нашей повседневной жизни. Всемирный день науки за мир и развитие направлен на информирование людей о научных достижениях путем сближения науки с обществом. В нем также подчеркивается важность ученых в расширении нашего понимания удивительной хрупкой планеты, которую мы называем домом, и в повышении устойчивости наших сообществ.
Кредиты: ОТМЕЧАТЬ КАЖДЫЙ ДЕНЬОсновная цель Всемирного дня науки:
- Повышение осведомленности общественности о важности науки в построении мирного и устойчивого общества;
- Поощрять национальное и международное сотрудничество в области общей науки;
- Возобновить приверженность страны и всего мира использованию науки на благо общества;
- Обратите внимание на трудности, с которыми сталкивается наука при получении общественной поддержки своих усилий.
В 2021 году состоится 20-й Всемирный день науки за мир и развитие. Поскольку изменение климата представляет серьезную опасность для жизни миллиардов людей и планеты, темой празднования в этом году станет «Создание сообществ, готовых к изменению климата». Цель состоит в том, чтобы приблизить науку к обществу, представляя определенные важные научные особенности, а также предполагаемые ответы, которые дают исследования, технологии и инновации на некоторые из самых серьезных глобальных проблем, с которыми сейчас сталкивается общество.
Давайте теперь подробно узнаем о главных тайнах науки:
Темная материя
Что такое пространства за пределами вселенной? Как звезды движутся внутри галактик? Видимые компоненты пространства, состоящие из атомов, молекул и т. д., составляют всего 5% массы всей Вселенной. (Земля, Планеты, Солнце и т.д.). Остальные 95% невидимой материи известны как темная материя. Ученые пришли к выводу об этой невидимой материи благодаря движениям галактики и ее взаимодействию с гравитационным притяжением.Ученые даже скептически отнеслись к тому, что существует только один тип гравитационного притяжения из-за загадки темной материи. Если ученые, возможно, раскроют эту тайну, они смогут узнать, продолжит ли Вселенная расширяться. Но возникает вопрос, откуда мы знаем, что темная материя существует, если она невидима, что делает темную материю вершиной и наиболее изученной в нашем списке нерешенных загадок науки.
Тайна ледникового периода
Предоставлено: ГиферСледующим знаком вопроса для человечества и важным упоминанием в нашем списке неразгаданных тайн науки является Ледниковый период.Нет, «Ледниковый период» — это не просто фильм. Ученые считают, что наступает время, когда 30% земного шара будет покрыто льдом, известное как ледниковый период. Установлено, что всего в истории земли было 5 ледниковых периодов, когда жили и вымерли шерстистые мамонты, когда они закончились. Около 2,7 миллионов лет назад, в эпоху плейстоцена, по-видимому, произошел последний ледниковый период. Ученые предоставили три важных доказательства ледникового периода: геологическое, химическое и палеонтологическое.Несмотря на это, ученые все еще, кажется, упираются в черную стену, объясняя , как температура земли может понизиться на 11 700 лет и что вызвало ледниковый период?
Тайна магии
Слово «магия» заставляет вас думать о Гарри Поттере? Но реальна ли магия или это всего лишь иллюзия нашего разума? Несмотря на то, что маги не раскрывают свой «престиж» , неужели люди только что признали, что человек может телепортироваться из одного места в другое или дарить голубя из своей шляпы? Существуют различные религиозные теории, которые на самом деле подчеркивают веру в сверхъестественных существ и практику черной магии.Есть ли научное объяснение различным фокусам или вы думаете, что в нашей вселенной есть сверхъестественные силы? Психологи считают, что магия — это наука о разуме, и исследуют ее когнитивные связи в мозгу. Сложная и иллюзионистская природа магии также пробивается к нашим главным неразгаданным тайнам в науке.
Черные дыры
Предоставлено: ГиферСледующей среди 10 неразгаданных загадок науки является знаменитая черная дыра. Что происходит внутри черной дыры? Черные дыры — это пространство-время с чрезвычайно сильной гравитационной силой, из которой не может вырваться даже свет.Ученые открыли множество черных дыр и постоянно наблюдают за их постоянно расширяющейся природой, однако тайна конца дыры остается неразгаданной. Включенные в список самых экстремальных объектов во Вселенной, ученые продолжают выяснять и распутывать связи между черными дырами и другими компонентами Вселенной.
Почему мы зеваем?
Предоставлено: ГиферОбщеизвестно, что мы зеваем, когда устали или хотим спать, что доказано научным фактом.Но что делать тем, кто зевает перед захватывающим событием? Почему люди зевают после пробуждения? Это ставит под сомнение тот факт, что зевота — это нечто большее, чем просто усталость. И если этой тайны было недостаточно, почему зевота заразительна? Среди главных загадок в науке это часто связано с сердечно-сосудистыми и респираторными изменениями, которые происходят, когда мы открываем рот и быстро вдыхаем воздух. Эволюцию зевоты еще предстоит изучить, поскольку люди зевали с тех пор, как были в утробе матери вместе с другими животными, что делает зевоту относительно древним поведением.
Синдром иностранного акцента
Кредиты: Medical CentricЭто может показаться ученым самой странной загадкой, потому что вы можете себе представить, чтобы кто-то говорил на языке, с которым они никогда не сталкивались? Самый известный случай этого синдрома восходит к 1941 году, когда женщина подверглась остракизму после того, как ее ударили, и она начала говорить по-немецки. Известно, что это нейропсихологическое расстройство, которое часто возникает после инсульта. Несколько известных правдоподобных объяснений говорят об удлинении программы и неправильном произношении, из-за чего язык звучит иностранно.Тем не менее, это одна из интригующих загадок науки, над которой до сих пор работают психологи, лингвисты и исследователи мозга.
Почему мы спим?
Кредиты: Быть умным — это нормальноВы должны задаться вопросом, почему у вас возникает желание лечь спать после утомительного дня или почему вы чувствуете сонливость, когда просыпаетесь рано. Но задумывались ли вы о том, почему вы на самом деле ложитесь спать? Почему наш организм нуждается в подзарядке каждую ночь? Считается, что человеческие существа проводят во сне треть своей жизни.Несмотря на то, что мы чувствуем важность сна для оптимального функционирования, то, что делает сон, до сих пор остается загадкой для ученых. На центральную нервную систему, по-видимому, влияет мозг, но что происходит во время этого процесса, неизвестно. Это стремление ко сну, которое является для нас почти необходимой потребностью для восстановления нашей энергии, является еще одним ключевым фактором, который можно добавить к неразгаданным тайнам науки, которые необходимо разгадать.
Из чего сделан мозг?
Кредиты: OneMinuteClassОчевидно, что сложность разума, наиболее изученного органа человеческого тела, может поразить вас.Как лекарство попадает точно в точку нашего мозга? Нейроны — это сложные элементы, которые бьют по аккордам воина. Другие части мозга столь же сложны, что делает ученых неспособными понять или объяснить их фактическое функционирование. Эволюционный аспект мозга — еще один знак вопроса в научном мире. Как люди эволюционировали таким образом, что теперь мы можем создать совершенно новый искусственный интеллект и ввести коды нашего собственного мозга? Каковы были возможные мысли человеческого рода до нас? Все подобные вопросы являются неразгаданными тайнами науки.Многие ученые, изучающие мозг, изучают и углубляются в сложность человеческого мозга и в то, как он изначально формируется, как он учится и взаимодействует, а также имеет свои собственные мыслительные пузыри и собственный эмоциональный аспект.
Природа против воспитания
Кредиты: ЧеловечностьОдной из самых дискуссионных тем в науке и психологии является вопрос о том, являются ли люди продуктом своих генов или среды, в которой они выросли. Многие ученые считают, что это сочетание того и другого, но точность до сих пор остается загадкой. .Различные исследования близнецов проводятся, чтобы понять эту концепцию личности и почему мы ведем себя и думаем определенным образом? Могут ли два однояйцевых близнеца, разлученных при рождении, иметь одинаковые пристрастия? Существует уникальное исследование близнецов, известных как близнецы Джим, которые объединились в возрасте 39 лет после того, как были разлучены при рождении. Эти отчужденные близнецы были усыновлены разными семьями, но на самом деле им дали одно и то же имя, Джеймс, который стал известен как Джим, а затем жили очень похожими жизнями и были всего в 40 милях друг от друга.Это известное исследование освещает широко обсуждаемую тему «природа против воспитания», которая является еще одной выдающейся неразгаданной загадкой науки, которая всегда поражала умы ученых и психологов.
Сознание
Предоставлено: LowGifНесмотря на то, что его называют нынешним состоянием ума, сознание глубже, чем кажется на поверхностном уровне. Многие философы и ученые спорили о ненаблюдаемой природе сознания, что затрудняет понимание этой темы.Галилей предположил, что ощущения осязания, обоняния и т. д. могут находиться только в нашем уме или в нашем сознании. Следовательно, этот аспект выпадает из досягаемости науки. Как вы можете описать кому-то, что или как вы на самом деле чувствуете, когда прикасаетесь к объекту? Несмотря на то, что существует множество способов уточнения, это абстрактное понятие все еще остается одной из загадок науки, которые еще предстоит разгадать. Говорят, что разум — это материя, но как вы описываете поведение материи?
Таким образом, вы должны быть заинтригованы, читая эти неразгаданные тайны науки, и готовы разгадать секреты, которые до сих пор неизвестны исследователям, работающим над ними! Планируете продолжить карьеру в научном потоке ? Наши эксперты Leverage Edu здесь, чтобы помочь вам найти лучший курс и университет, которые могут вооружить вас знаниями и навыками, необходимыми для построения успешной карьеры в выбранной вами специализации в области науки! Зарегистрируйтесь или позвоните нам по телефону 1800572000, чтобы получить бесплатную сессию сегодня!
.