Nel 1900, il fisico britannico Lord Kelvin disse: “Non c'è niente di nuovo da scoprire in fisica. Non resta che effettuare misurazioni sempre più accurate . Tuttavia, a partire dal 1900, in oltre tre decenni, gli scienziati hanno sviluppato la meccanica quantistica, che si è rivelata incompatibile con la relatività generale, che ha dato origine a una delle più profonde contraddizioni della fisica.
Oggi, nessuno scienziato oserebbe affermare che la nostra conoscenza fisica dell'universo si sta avvicinando al completamento. Al contrario, ad ogni nuova scoperta sembra che ci siano solo più questioni irrisolte. Naked Science presenta una selezione dei più grandi misteri irrisolti della fisica.
Cos'è l'energia oscura?
L'universo continua ad espandersi sempre più velocemente, nonostante il fatto che la forza principale che agisce in esso - la forza di attrazione, o gravità - sia contrastata. Detto questo, gli astrofisici hanno suggerito che esiste un agente invisibile che contrasta proprio questa gravità. La chiamano energia oscura. Nella comprensione generalmente accettata, l'energia oscura è una "costante cosmologica", una proprietà inalienabile dello spazio stesso, che ha "pressione negativa". Più lo spazio si espande, più esso (spazio) viene creato e, con esso, l'energia oscura. Sulla base dei tassi di crescita osservati dell'Universo, gli scienziati hanno concluso che l'energia oscura deve rappresentare almeno il 70% del contenuto totale dell'Universo. Ma non è ancora chiaro cosa sia e dove cercarlo.
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Cos'è la materia oscura?
Ovviamente, circa l'84% della materia nell'universo non assorbe né emette luce. La materia oscura non può essere vista direttamente. La sua esistenza e le sue proprietà sono fisse a causa del suo effetto gravitazionale sulla materia visibile, sulle radiazioni e sui cambiamenti nella struttura dell'Universo. Questa sostanza oscura permea la periferia della Galassia ed è costituita da "particelle massicce che interagiscono debolmente". Fino ad ora, nessuno dei rilevatori è stato in grado di rilevare queste particelle.
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Perché esiste la "freccia del tempo"? Il tempo sta andando avanti. Questa conclusione può essere tratta sulla base di una proprietà dell'universo chiamata "entropia", che è definita come il livello di disordine crescente. Non c'è modo di invertire l'aumento dell'entropia dopo che è già avvenuto. La "freccia del tempo" è un concetto che descrive il tempo come una linea retta dal passato al futuro. "In tutti i processi c'è una direzione dedicata in cui i processi vanno da soli da uno stato più ordinato a uno meno ordinato". Ma la domanda principale è questa: perché l'entropia era a un livello basso al momento della nascita dell'Universo, quando uno spazio relativamente piccolo era pieno di energia colossale?
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Esistono universi paralleli?
L'evidenza astrofisica suggerisce che il continuum spazio-temporale può essere "piatto" piuttosto che curvo, il che significa che continua indefinitamente. Se è così, allora il nostro universo è solo uno del multiverso infinitamente grande. Secondo i calcoli effettuati nel 2009 dai fisici Andrei Linde e Vitaly Vanchurin, dopo il Big Bang, si sono formati universi da dieci alla decima potenza alla decima potenza alla settima potenza (10 ^ 10 ^ 10 ^ 7). Lot. Molti. Se esistono universi paralleli, come potremmo mai rilevare la loro presenza?
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Perché c'è molta più materia dell'antimateria?
In realtà, la domanda non è perché ci sia più sostanza dell'antimateria caricata in modo opposto, ma perché qualcosa esiste. Alcuni scienziati ipotizzano che dopo il Big Bang la materia e l'antimateria fossero simmetriche. Se fosse così, il mondo che vediamo verrebbe immediatamente distrutto - gli elettroni reagirebbero con antielettroni, protoni - con antiprotoni e così via, lasciando dietro di sé solo un numero enorme di fotoni "nudi". Tuttavia, per qualche ragione, c'è molto più materia dell'antimateria, che consente a tutti noi di esistere. Non esiste una spiegazione generalmente accettata per questo.
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Come misurare il collasso delle funzioni d'onda quantistiche?
Nello strano regno dei fotoni, degli elettroni e di altre particelle elementari, la meccanica quantistica è una legge. Le particelle non si comportano come minuscole palline, agiscono come onde che viaggiano su aree enormi. Ogni particella è descritta da una funzione d'onda, che indica la sua possibile posizione, velocità e altre proprietà. In effetti, una particella ha un intervallo di valori per tutte le proprietà fino a quando non è stata misurata sperimentalmente. Al momento del rilevamento, la sua funzione d'onda "collassa". Ma come e perché le misurazioni delle particelle nella realtà che percepiamo collassano per la loro funzione d'onda? La questione del problema della misurazione può sembrare esoterica, ma dobbiamo ancora avvicinarci per capire qual è la nostra realtà e se esiste affatto.
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