物理的經(jīng)典的25個問題
1. 宇宙起源：宇宙學(xué)觀測表明宇宙是膨脹著的。通過對微波背景輻射和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)等的觀測，宇宙的歷史可以追溯到極早期發(fā)生的大爆炸。我們所知的基本物理，比如廣義相對論和粒子物理標準模型，在那里都不適用。為理解宇宙起源，需要了解大爆炸時期的基本物理。
2. 暗物質(zhì)的本質(zhì)：現(xiàn)代宇宙學(xué)觀測表明宇宙中存在暗物質(zhì)和暗能量。但是它們的起源仍然是個謎。
3. 暗能量的本質(zhì)。
4. 恒星、行星的形成：天體的形成是天體物理學(xué)中的重要問題。適合生物存在的行星，在銀河系中出現(xiàn)的幾率到底是多少？
5. 廣義相對論：廣義相對論在所有尺度上都是正確的嗎？
6. 量子力學(xué)：量子力學(xué)取得了巨大成功，但它描述的是自然的最終理論嗎？也許它會在很小的距離上和非常復(fù)雜的系統(tǒng)中失效，是否可用來描繪整個宇宙也還值得探討。
7. 標準模型：粒子物理標準模型無疑極為成功，但人們并沒有理解夸克和輕子的質(zhì)量混合的物理起源和中微子的質(zhì)量等。
8. 超對稱：存在低能超對稱嗎？超對稱伴子的質(zhì)量譜是什么？
9. 量子色動力學(xué)(QCD)：量子色動力學(xué)可以完全求解嗎？
10. 弦論：超弦理論是一個有望成功地統(tǒng)一自然相互作用的理論，但它到底是什么？
11. 時空的觀念：時空是什么？超弦理論最終可能會放棄時間和空間這兩個概念。
12. 物理理論是否與環(huán)境相關(guān)：物理的基本參數(shù)和規(guī)律都可以計算，還是僅由歷史的或量子的.偶然性決定，或者是由人擇原理來確定？景觀的圖像是對的嗎？
13. 新物態(tài)：存在常規(guī)實驗可探查的一般非費米流體行為嗎?
14. 復(fù)雜性：對一般的復(fù)雜大系統(tǒng)而言，其內(nèi)在的混沌特性決定了系統(tǒng)的不可預(yù)測性。如何運用計算手段來分析這類系統(tǒng)、鑒別哪些特征？
15. 量子計算機：如何防止量子計算中的“退相干”？如何實際制造量子計算機？
16. 物理學(xué)的應(yīng)用：如何得到室溫甚至室溫以上的超導(dǎo)材料？如何用電子材料(如半導(dǎo)體)制造室溫鐵磁體？
17. 理論生物學(xué)：生物學(xué)的理論是什么？理論物理學(xué)有助于生物學(xué)研究嗎？需要新的數(shù)學(xué)嗎？如何描述生物體這樣呈現(xiàn)出多時間尺度動力學(xué)的體系？
18. 基因組學(xué)：物理學(xué)家如何參與基因組的“解密”？可能擁有一個定量的、可預(yù)測的進化理論嗎？甚至能否直接從基因組出發(fā)“計算”有機體的形狀？
19. 意識的研究：記憶和意識后面的自組織原則是什么？有可能在幼兒期測量到意識的發(fā)生嗎？什么時候？如何發(fā)生？如何測量？能否制造一個具有“自由意志”的機器？
20. 計算物理學(xué)：計算機能代替解析計算嗎？如果是，那么將來物理學(xué)家所受的訓(xùn)練該如何相應(yīng)改變？
21. 物理學(xué)的分化：物理學(xué)自身發(fā)展日益分化，如何面對這種狀況？
22. 還原論：是否應(yīng)該懷疑這個物理學(xué)的根本邏輯？是否保持一個開放的態(tài)度？
23. “理論”應(yīng)該扮演何種角色：“理論”是否應(yīng)僅僅*實驗來判斷正誤，或者應(yīng)該是由基本物理原理發(fā)展出來的對自然“更高”層次的理解，而可以不顧及是否能在實際中實現(xiàn)？在對復(fù)雜系統(tǒng)的細節(jié)描述中，如何估價物理學(xué)家一貫堅持的“簡潔性”和數(shù)學(xué)“優(yōu)美性”等原則？
24. 物理學(xué)未來發(fā)展中潛在的危險：如何面對越來越大、越來越難以實現(xiàn)的物理學(xué)實驗計劃？在這種形式下，新的研究途徑該是怎樣的？理論在探索自然方面應(yīng)該起什么作用？
25. 物理學(xué)是否仍將是最重要的科學(xué)？
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