В физике много интересных идей, особенно в современной физике. Материя существует как состояние энергии, а волны вероятности распространяются по Вселенной. Само существование может существовать только как колебания микроскопических трансмерных струн. Вот некоторые из самых интересных из этих идей в современной физике. Некоторые из них представляют собой полноценные теории, такие как теория относительности, но другие – это принципы (предположения, на которых строятся теории), а некоторые – выводы, сделанные на основе существующих теоретических основ.
Однако все они действительно странные.
Двойственность волновых частиц
Материя и свет обладают свойствами обеих волн и частицы одновременно. Результаты квантовой механики показывают, что волны проявляют свойства, подобные частицам, а частицы – волнообразным свойствам, в зависимости от конкретного эксперимента. Таким образом, квантовая физика способна описывать материю и энергию на основе волновых уравнений, которые относятся к вероятности существования частицы в определенном месте в определенное время.
Теория относительности Эйнштейна
Теория относительности Эйнштейна основана на том принципе, что законы физики одинаковы для всех наблюдателей. независимо от того, где они находятся, как быстро движутся или ускоряются. Этот, казалось бы, здравый смысл принцип предсказывает локальные эффекты в форме специальной теории относительности и определяет гравитацию как геометрическое явление в форме общей теории относительности.
Квантовая вероятность и проблема измерения
Квантовая физика математически определяется уравнением Шредингера, которое описывает вероятность нахождения частицы в определенной точке. Эта вероятность является фундаментальной для системы, а не просто результатом незнания. Однако после проведения измерения у вас есть определенный результат.
Проблема измерения состоит в том, что теория не полностью объясняет, как акт измерения на самом деле вызывает это изменение. Попытки решить проблему привели к появлению некоторых интригующих теорий.
Принцип неопределенности Гейзенберга
Физик Вернер Гейзенберг разработал принцип неопределенности Гейзенберга, согласно которому при измерении физического состояния квантовой системы существует фундаментальный предел достижимой точности.
Например, чем точнее вы измеряете импульс частицы, тем менее точно вы измеряете ее положение.. Опять же, в интерпретации Гейзенберга, это не просто ошибка измерения или технологическое ограничение, а реальный физический предел.
Квантовая запутанность и нелокальность
В квантовой теории некоторые физические системы могут стать «запутанными», что означает, что их состояния напрямую связано с состоянием другого объекта где-то еще. Когда измеряется один объект, и волновая функция Шредингера коллапсирует до единственного состояния, другой объект коллапсирует в соответствующее ему состояние … независимо от того, как далеко находятся объекты (т.е. нелокальность).
Эйнштейн , который назвал эту квантовую запутанность «жутким действием на расстоянии», осветил эту концепцию своим парадоксом EPR.
Единая теория поля
Единая теория поля – это тип теории, который пытается примирить квантовую физику с теорией Эйнштейна общего относительность.
Есть несколько конкретных теорий, которые подпадают под заголовок единой теории поля, включая квантовую гравитацию, теорию струн/теорию суперструн/M-теорию и петлевую квантовую гравитацию
Большой взрыв
Когда Альберт Эйнштейн разработал общую теорию относительности, она предсказала возможное расширение Вселенной. Жорж Леметр считал, что это указывает на то, что Вселенная началась в одной точке. Название «Большой взрыв» дал Фред Хойл, высмеивая теорию во время радиопередачи.
В 1929 году Эдвин Хаббл обнаружил красное смещение в далеких галактиках, указывая на то, что они удаляются от Земли. Космическое фоновое микроволновое излучение, открытое в 1965 году, подтвердило теорию Леметра.
Темная материя и темная энергия
На астрономических расстояниях единственной существенной фундаментальной силой физики является гравитация. Однако астрономы обнаруживают, что их расчеты и наблюдения не совсем совпадают.
Теоретически это исправила необнаруженная форма материи, называемая темной материей. Недавние данные подтверждают наличие темной материи.
Другая работа указывает на то, что может существовать и темная энергия.
По текущим оценкам, Вселенная на 70% состоит из темной энергии, 25% темной материи, и только 5% Вселенной – это видимая материя или энергия.
Квантовое сознание
В попытках решить проблему измерения в квантовой физике (см. выше) физики часто столкнуться с проблемой сознания. Хотя большинство физиков пытаются обойти этот вопрос, кажется, что существует связь между сознательным выбором эксперимента и его результатом..
Некоторые физики, в первую очередь Роджер Пенроуз, считают, что современная физика не может объяснить сознание и что само сознание связано со странным квантовым миром.
Антропный принцип
Недавние данные показывают, что это была Вселенная просто немного по-другому, он не просуществует достаточно долго, чтобы могла развиться какая-либо жизнь. Шансы на то, что мы можем существовать во Вселенной, очень малы и основаны на случайности.
Спорный антропный принцип гласит, что вселенная может существовать только так, что может возникнуть жизнь на основе углерода.
Антропный принцип, хотя и интригующий, является скорее философской теорией, чем физической. Тем не менее, Антропный принцип представляет собой интригующую интеллектуальную загадку.