9 тайн, не разгаданных физиками

В 1900 британский ученый лорд Кельвин сказал, что в физике не стоит больше ожидать открытий – только искать возможность более точных измерений. Через три десятка лет возникла квантовая механика, а Эйнштейн опубликовал теорию относительности, которая изменила науку.

В наши дни уже очевидно, что знания ученых не могут быть исчерпывающими. Напротив, каждое новое открытие вызывает цепочку новых, еще более сложных вопросов. Вот несколько самых интересных из них.
Что такое темная энергия?

Неважно, как астрофизики сражаются с цифрами, Вселенная все равно не похожа на простое уравнение. Несмотря на воздействие гравитации, она все равно разрастается и увеличивается с невероятной скоростью. Астрофизики предположили, что на время и пространство воздействует сила, противодействующая гравитации, и назвали ее темной энергией. Ее считают свойством космоса, для которого характерно давление, разделяющее пространство. Чем шире становится Вселенная, тем больше в ней темной энергии. Но что это такое конкретно, никто по-прежнему не знает.
Что такое темная материя?

Примерно восемьдесят четыре процента материи во Вселенной не поглощает и не испускает световые частицы. Эту часть материи называют темной, так как ее нельзя увидеть и проконтролировать косвенным способом. Существование темной материи обнаружено по гравитационному воздействую на видимые частицы, по радиации и особенностям структуры Вселенной. Эта загадочная субстанция располагается в дальних галактиках. Из чего конкретно она состоит, все еще предстоит выяснить.
Почему у времени есть направление?

Время движется вперед в силу такой особенности Вселенной, как энтропия – уровень хаоса только возрастает, и процесс этот необратим. Логика проста – чем дальше, тем больше беспорядка возникает в любой системе частиц. Но есть вопрос: почему энтропия была такой низкой в прошлом? Ведь если хаос возрастает, изначально его практически не было, и вся энергия была сконцентрирована в одном определенном участке космоса.
Существуют ли параллельные миры?

По некоторым данным, пространственно-временная линия может быть не кривой, а прямой, продолжающейся бесконечно. Это означает, что Вселенная, которую мы можем видеть – лишь одна часть многомерного пространства. Тем не менее, по закону квантовой механики, у частиц есть лишь определенное количество конфигураций. Следовательно, несмотря на неограниченное пространство космоса, расположение в нем частиц повторяется, снова и снова. Следовательно, может существовать множество параллельных Вселенных, идентичных нашей, с людьми, абсолютно похожими на землян. Возможно, когда-нибудь людям удастся обнаружить эти параллельные миры.
Почему в мире больше материи, а не антиматерии?

Этот вопрос так же сложен, как и вопрос о том, почему мир вообще существует. Можно предположить, что материя и антиматерия должны бы существовать в одинаковых количествах. Но в реальности это невозможно – если бы при Большом Взрыве их количество было бы равным, после него не осталось бы ничего – протоны бы были разрушены антипротонами, электроны – позитронами и так далее. По какой-то причине часть материи оказалась избыточной, что и привело к известному результату. Объяснить это не представляется возможным.
Какова судьба Вселенной?

Дальнейшая судьба зависит от неизвестной величины, обозначающей плотность материи и энергии в космосе. Если она станет выше единицы, время и пространство замкнутся, как огромная сфера. Если не будет темной энергии, Вселенная перестанет расширяться и начнет сжиматься. Если Вселенная замкнется, а темная энергия будет существовать, сфера будет увеличиваться бесконечно. И наоборот, если это число меньше единицы, геометрия пространства будет открытой, и судьба Вселенной закончится Большим Холодом — материя перестанет двигаться, и сила, сдерживающая атомы вместе, пропадет. Если же неизвестная величина равняется одному, Вселенная будет бесконечной во всех направлениях и будет расширяться, но скорость процесса будет со временем все ниже и ниже.
Как измерения влияют на волновую функцию квантов?

В странном мире электронов, фотонов и других элементарных частиц бал правит квантовая механика. Частицы не ведут себя, как крошечные мячики, они движутся крупными волнами. Движение можно описать волновой функцией. Есть у частиц и другие ообенности, но стоит попробовать их экспериментально измерить, как все функции разрушаются, и частица выбирает одно направление.
Верна ли теория струн?

Если предположить, что все элементарные частицы создают так называемые струны, каждая из которых вибрирует с определенной частотой, представления о мире значительно упрощаются. Теория струн позволяет физикам иначе взглянуть на законы, управляющие частицами и называемые квантовой механикой. Общая относительность тоже преображается, и все фундаментальные силы природы объединяются в стройную концепцию. Но экспериментально доказать теорию струн по-прежнему не представляется возможным, поэтому использовать ее как объяснение нельзя.
Есть ли порядок в хаосе?

Физики не могут разобраться со многими уравнениями, описывающими поведение жидкостей. Нет даже уверенности, что решение так называемых уравнений Навье-Стокса существует, и если оно есть, описывает ли оно все жидкости. Поэтому и природу хаоса понять сложно. Физики и математики не знают, сложно ее предсказать или просто невозможно. Этот вопрос по-прежнему остается одной из крупнейших загадок в научном мире.