理論物理學中的五大問題
在他有爭議的2006年著作“物理學的麻煩：弦理論的興起，科學的墮落，以及接下來的健康知識鏈接問題”中，理論物理學家Lee Smolin指出了理論物理學中的五個大問題。34;
- 量子重力問題：將廣義相對論和量子理論結合成一個可以稱為完整自然理論的單一理論。
- 量子力學的基礎問題：通過理解理論或發(fā)明來解決量子力學基礎中的問題
- 粒子與力的統(tǒng)一：確定各種粒子與力是否可以統(tǒng)一在一個理論中，該理論將它們?nèi)拷忉尀橐粋€單一的，基本實體。
- 調(diào)諧問題：解釋粒子物理標準模型中自由常數(shù)的值是如何在自然界中選擇的。
- 宇宙奧秘問題：解釋暗物質(zhì)和暗能量?；蛘撸绻鼈儾淮嬖?t，則確定如何以及為什么大規(guī)模修改重力。更一般地說，解釋為什么包括暗能量在內(nèi)的宇宙標準模型的常數(shù)具有它們所做的值。
物理問題1：量子重力問題
量子重力是理論物理學中努力創(chuàng)造一種既包括廣義相對論又包括粒子物理學標準模型的理論。目前，這兩種理論描述了不同的自然尺度，并試圖探索它們重疊產(chǎn)量結果的尺度，這些結果非常有意義，就像重力（或時空曲率）變得無限一樣。（畢竟，物理學家從來沒有看到自然界中真正的無窮大，他們也不想
物理問題2：量子力學的基本問題
一個問題是了解量子物理學是所涉及的潛在物理機制。量子物理學有許多解釋-經(jīng)典的哥本哈根解釋，Hugh Everette II'有爭議的多世界解釋，甚至更有爭議的解釋，如參與式人類原理。這些解釋中提出的問題圍繞著實際導致量子波函數(shù)崩潰的原因。
大多數(shù)使用量子場理論的現(xiàn)代物理學家不再認為這些解釋問題是相關的。對于許多人來說，解相干原理是解釋-與環(huán)境的相互作用導致量子崩潰。更重要的是，物理學家能夠解決方程，進行實驗和練習物理學，而不會解決基本層面究竟發(fā)生了什么的問題，因此大多數(shù)物理學家都不想用20英尺的極點接近這些奇怪的問題。
物理問題3：粒子和力的統(tǒng)一
物理有四種基本力量，粒子物理的標準模型只包括其中三種（電磁學，強核力和弱核力）。重力被排除在標準模型之外。試圖創(chuàng)造一種將這四種力量統(tǒng)一為統(tǒng)一場理論的理論是理論物理學的一個主要目標。
由于粒子物理的標準模型是量子場理論，所以任何統(tǒng)一都必須包括重力作為量子場理論，這意味著解決問題3與解決問題1有關。
此外，粒子物理的標準模型顯示了許多不同的粒子-總共有18個基本粒子。許多物理學家認為，自然的基本理論應該有一些統(tǒng)一這些粒子的方法，所以它們被描述為更基本的術語。例如，這些方法中定義最明確的字符串理論預測，所有粒子都是基**量細絲或字符串的不同振動模式。
物理問題4：調(diào)諧問題
理論物理模型是一個數(shù)學框架，為了進行預測，需要設置某些參數(shù)。在粒子物理的標準模型中，參數(shù)由理論預測的18個粒子表示，這意味著參數(shù)是通過觀察來測量的。
然而，一些物理學家認為，理論的基本物理原理應該獨立于測量來確定這些參數(shù)。這激發(fā)了過去對統(tǒng)一領域理論的熱情，并引發(fā)了愛因斯坦和39;這是一個著名的問題"上帝在創(chuàng)造宇宙時有什么選擇嗎？"宇宙的屬性是否固有地設定了宇宙的形式，因為如果形式不同，這些屬性就可以起作用？
對此的答案似乎強烈傾向于這樣一種觀念，即不僅可以創(chuàng)建一個宇宙，而且還存在廣泛的基本理論（或基于不同物理參數(shù)的相同理論的不同變體，原始能量狀態(tài)，等等），我們的宇宙只是這些可能的大學之一。
在這種情況下，問題變成了為什么我們的宇宙具有似乎如此精細調(diào)整以允許生命存在的特性。這個問題被稱為微調(diào)問題，并促使一些物理學家轉(zhuǎn)向人類原理進行解釋，這表明我們的宇宙具有它所具有的屬性，因為如果它具有不同的屬性，我們會'不在這里問問題。（Smolin'的一個主要推動力是批評這種觀點作為對t的解釋他屬性。）
物理問題5：宇宙奧秘問題
宇宙仍然有許多奧秘，但大多數(shù)vex物理學家的謎團都是暗物質(zhì)和暗能量。這種類型的物質(zhì)和能量是由它的重力影響來檢測的，但是可以直接觀察到，所以物理學家仍然試圖弄清楚它們是什么。盡管如此，一些物理學家已經(jīng)提出了對這些重力影響的替代解釋，這些解釋不需要新形式的物質(zhì)和能量，但這些替代方案對于大多數(shù)物理學家來說是不受歡迎的。
由Anne-Marie Helmenstine博士編輯。
資源網(wǎng)_1" />
