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[转载]全世界公认的物理及其相关难题有哪些?

已有 319 次阅读 2024-5-22 16:42 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦|文章来源:转载

        根据2021年5月14日Science发布的最新125个前沿问题(’125 questions: Exploration and discovery‘),共有23个天文学问题,18个物理学问题,4个工程和材料科学,3个能源科学。

一、天文学:

1.空间中有多少维度?

2. 宇宙的形状是什么样子的?

3. 大爆炸是从哪里开始的?

4. 为什么行星的轨道不衰减,然后它们撞到彼此?

5. 宇宙什么时候死亡?它会持续扩张么?


6. 永久居住在其他行星上可能么?

7. 为什么黑洞存在?

8. 宇宙的构成问题。(暗能量暗物质到底是什么?)

9. 宇宙高能射线的起源是什么?

10. 我们在宇宙中是孤独的么?

11. 质量的起源是什么?

12. 我们的银河系是特别的么?

13. 时空的最小尺度是多少?


14. 爱因斯坦的广义相对论正确么?(是指宇宙尺度的长程上或者强场条件下广义相对论是否还能成立!这个问题是针对黑洞附近的强场条件提出的,因为现在已经有条件观测引力波,所以要考虑广义相对论在强场条件下的成立情况。)

15. 液态水是所有生命都必须的么?还是只在地球上成立? 

16. 脉冲星是如何形成的?

17. 是什么阻碍了人类进行深空探索?

18. 深层生物圈的体积、组成和重要性是什么?

19. 人类有一天会离开地球(或死于尝试)吗?

20. 是否有可能理解致密恒星和物质的结构?

21. 高能宇宙中微子的起源是什么?

22. 引力是什么?

23. 宇宙中的重元素从何而来?

二、物理学:

1.存在光学衍射极限么?(似乎指的是荧光显微方向在远小于光波长下的极限成像)

2. 高温超导的微观机制是什么?

3. 物质中传热的极限是什么?

4. 集体运动的基本原理是什么?(collective motion方向,不清楚可不可以这样翻译)

5. 我们会以光速旅行吗?

6. 什么是量子不确定性,为什么它很重要?

7. 物质的最小组成部分是什么?

8. 为什么时间似乎只向一个方向流动?


9. 是否有任何粒子的行为与光子的性质或状态相反?

10. 玻色-爱因斯坦凝聚未来会广泛应用吗?

11. 我们可以将粒子加速到的最大速度是多少?


12. 我们能准确地模拟宏观和微观世界吗?

13. 人类能否制造出与太阳光相当的非相干性强激光?

14. 量子多体纠缠比量子场更基本吗?

15. 我们能制造出真人大小的隐形斗篷吗?

16. 会有“万有理论”吗?

17. 什么是暗物质?

18. 量子计算机的最佳硬件是什么?

三、工程和材料科学:

1.湍流的最终统计不变性是什么?

2. 我们如何在火星上开发制造系统?
(人类将来可以回归母星了?)

3. 我们如何打破目前对能量转换效率的限制?

4. 只有自动驾驶汽车的未来现实吗?

四、能源科学:

1.我们能生活在一个没有化石燃料的世界吗?


2. 氢能的未来在哪里

3. 冷聚变有可能吗?

原文链接:125 questions: Exploration and discovery

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Science在2005年发布了当时全世界最前沿的125个科学问题,以庆祝Science创刊125周年。

以下是Science发表的早起版本中关于物理学及其相关科学的话题,大家可以对比一下不同:

1 宇宙由什么构成?

5 物理定律能否统一?

10 地球内部如何运行?

11 地球人类在宇宙中是否独一无二?

21 量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?


23 温室效应会使地球温度达到多高?


24 什么时间用什么能源可以替代石油?

26 宇宙是否唯一?

27 是什么驱动宇宙膨胀?

28 第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生?

29 超高能宇宙射线来自何处?

30 是什么给类星体提供动力?

31 黑洞的本质是什么?

32 正物质为何多于反物质?

33 质子会衰减吗?

34 重力的本质是什么?

35 时间为何不同于其他维度?

36 是否存在比夸克更小的基本粒子?


37 中微子是其自己的反粒子吗?

38 是否有解释所有相关电子系统的统一理论?

39 人类能够制造最强的激光吗?

40 能否制造完美的光学透镜?

41 是否可能制造出室温下的磁性半导体?

42 什么是高温超导性之后的成对机制?

43 能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论?

44 是否存在稳定的高原子量元素?

45 固体中是否有超流动性?如果有,如何解释?

46 水的结构如何?

47 玻璃态物质的本质是什么?

49 光电电池的最终效率如何? 

50 核聚变将最终成为未来的能源吗?


51 驱动太阳磁周期的原因是什么?


52 行星怎样形成?

53 是什么引发了冰期?

54 使地球磁场逆转的原因是什么?

55 是否存在有助于预报的地震先兆?



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