Вопросы, на которые современная наука не может ответить

К сегодняшнему моменту наука неплохо разобралась в том, как устроен окружающий нас мир и каким законам подчиняются природные явления. Тем не менее для учёных остаётся ещё немало загадок и вопросов, на которые они не могут дать определённый ответ. В этом посте — 10 вопросов, на которые современная наука пока ещё не может ответить.

Что такое тёмная материя

В 20м веке учёные решили посчитать массу галактик. Казалось бы, основную часть вещества должны составлять звёзды, а также облака газа и пыли. Но внезапно оказалось, что их суммарная масса до полной массы почти каждой галактики сильно не дотягивает. Расчёт траекторий движения звёзд показывал, что в галактиках есть ещё какое-то вещество, которое и составляет большую часть массы. Но что оно из себя представляет?

В попытках найти ответ на этот вопрос учёные перебрали множество версий — чёрные дыры, нейтронные звёзды, коричневые карлики и т. п. Однако с течением времени большинством учёных эти версии были отброшены и сегодня сформировалось мнение, что тёмная материя — это вещество, состоящее из частиц, слабо взаимодействующих с обычных веществом и неизвестных современной науке. Расчёты показывают, что «тёмной материи» во Вселенной примерно в 5 раз больше, чем обычного вещества, но до сих пор учёные практически ничего не знают о тёмной материи, кроме того, что она существует.

Что такое тёмная энергия

Примерно 100 лет назад астрономы открыли, что Вселенная расширяется. Далёкие галактики удаляются от нас, и чем они дальше, тем больше их скорость. На основе этих наблюдений появилась теория «Большого взрыва». Астрономы пришли к выводу, что когда-то давно Вселенная была очень маленькой, возможно вообще представляла точку, а затем начала расширяться. Но что будет с ней дальше? Известные законы физики подсказывали, что расширение, вероятно, продолжается по инерции, а гравитационное притяжение вещества должно его со временем замедлять. Установилась следующая точка зрения — если плотность вещества во Вселенной не очень велика, расширение будет замедляться, но окончательно никогда не прекратится, а если плотность превышает некую критическую величину, то через какое-то время расширение прекратится и сменится сжатием.

Однако в конце 20 века оказалось, что всё совсем не так. Наблюдения показали, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением! Это означало, что в пространстве присутствует некий неизвестный вид энергии, который по сути его растягивает, расталкивая все объекты между собой, и на больших расстояниях никакая гравитация этому противостоять не может. Учёные предложили массу гипотез, что представляет собой эта самая «тёмная энергия» и каким закономерностям она подчиняется, но никаких надёжных сведений о ней пока получить не удалось.

Почему происходит коллапс волновой функции и почему поведение микрочастиц не получается рассчитать

В начале 20 века физики добрались до того, чтобы изучать свойства атомов и элементарных частиц. И внезапно оказалось, что поведение микрочастиц подчиняется совсем другим законам, чем открытые ранее законы физики. Для того, чтобы описывать их поведение, учёные создали новый раздел физики — квантовую механику.

Законы квантовой механики противоречили привычным представлениям о веществе. Так, физики пришли к выводу, что элементарные частицы нельзя представлять себе как небольшие объекты, имеющие определённое положение в пространстве и траекторию движения. Вместо этого их надо представлять как нечто размазанное в пространстве, и в разных местах пространства имеющее разную плотность.

Электрон в атоме — совсем не точка,вращающаяся вокруг ядра, а облако, которое может иметь довольно сложную форму

В уравнениях квантовой механики размазанной в пространстве частице соответствовала волновая функция. И уравнения позволяли точно рассчитывать её изменение, но возникла неразрешимая проблема. Дело в том, что при определённых обстоятельствах, например, при столкновении с другими частицами частицы внезапно превращались из размазанного в пространстве облака в обычную частицу, такую, какой она должна была бы быть, исходя из представлений классической механики. Например, выпущенный электрон мог двигаться как облако и даже по пути пройти одновременно через 2 щели, но, столкнувшись с экраном, это облако как бы схлопывалось и превращалось в обычную точечную частицу, которая вызывала вспышку в одном определённом месте. Уравнения квантовой механики в этот момент переставали работать, происходил т. н. «коллапс волновой функции». При этом как именно произойдёт коллапс, т. е. в какую конкретно точку экрана попадёт электрон, рассчитать было невозможно, можно было лишь спрогнозировать вероятность проявления частицы в той или иной точке, т. к. она была пропорциональна квадрату волновой функции.

Уже почти 100 лет физики бьются над этой проблемой, но пока ни объяснить загадочный коллапс волновой функции, ни рассчитать его результат не получается.

Насколько можно доверять выводам теории относительности

К концу 19 века в физике существовали 2 основные теории — классическая механика Ньютона и электродинамика Максвелла. Учёные пытались согласовать их между собой. Логичным казалось предположение, что электромагнитные волны — разновидность обычных механических волн, распространяющихся в некой среде (для этой среды даже придумали специальное название — эфир). При этом скорость волны относительно среды должна быть постоянной, а а если измерять её относительно движущегося объекта, она должна меняться. Но опыты внезапно показали, скорость света не меняется относительно движущихся объектов. Кроме того, были замечены и другие небольшие отклонения в движении некоторых тел по сравнению с тем, что предсказывала механика Ньютона. Надо было как-то разрешить эти противоречия. И в начале 20 в. это сделал Эйнштейн, разработав теорию относительности.

Эйншейн исходил из предположения, что скорость распространения любого взаимодействия конечна и не может превышать скорость света. Кроме того, он счёл верным принцип относительности Галилея из классической механики (о том, что все инерциальные системы отсчёта равноправны). Уравнения теории относительности, в отличие от классической механики, действительно позволяли правильно рассчитывать движение тел при больших скоростях и в условиях сильной гравитации. Но теория получилась запутанной и во многом противоречащей здравому смыслу. Также при определённых условиях она приводила к бесконечно большим значениям физических величин.

Кроме того, возникли противоречия и с разработанной позже квантовой механикой. Квантовая механика предсказывала, что взаимодействие между частицами может передаваться мгновенно. Сам Эйнштейн считал подобные выводы абсурдными и предлагал альтернативное объяснение. Однако опыты, проведённые уже после смерти Эйнштейна (квантовая телепортация) показали, что взаимодействие между частицами действительно передаётся со сверхсветовой скоростью.

Сегодня одни физики пытаются не замечать противоречий и безгранично доверяют теории относительности, считая реальными чёрные дыры, «кротовые норы» и даже путешествия во времени. Но другие не прекращают попыток заменить теорию относительности, создав другую теорию, лишённую противоречий и более согласующуюся со здравым смыслом.

Чему равна энергия вакуума

В 20 веке физики поняли, что даже вроде бы пустое пространство, лишённое частиц и полей, совсем не пустое. Например, в нём непрерывно рождаются и тут же аннигилируют различные частицы. Это значит, что вакуум наполнен энергией. Но когда на основе уравнений квантовой механики физики попытались рассчитать, чему равна плотность энергии вакуума, то получалась либо бесконечная, либо умопомрачительно большая величина. В тоже время расчёт на основе опытных данных давал куда меньшую величину. Это противоречие пока так и не разрешено. До сих пор непонятно, насколько велика энергия вакуума и насколько реально её оттуда извлечь для использования в практических целях.

Почему прошлое и будущее не симметричны

Все известные физические законы не меняют своего вида, если изменить знак у времени. Так что некоторые физики уже давно начали задаваться вопросом — почему же прошлое и будущее не симметричны, почему большая часть процессов, происходящих в природе, имеет вполне чёткую временную направленность? Но определённого ответа на этот вопрос у физиков пока нет.

Почему во Вселенной существует порядок, а не хаос

Теория вероятностей и существующие законы физики предсказывают, что Вселенная должна двигаться к максимуму энтропии, т. е. хаоса, и достигнув этого состояния, в нём и находиться. И в ряде физических процессов именно так и происходит, но почему-то в целом Вселенная эволюционирует и движется, скорее, к усложнению и порядку, чем к хаосу. Хотя учёные уже пытались дать объяснение процессам самоорганизации, внятного результата на этом направлении достичь пока что не удалось.

Почему люди и другие живые организмы ещё не вымерли

В ДНК человека и других живых организмов постоянно происходят мутации. Так, учёные подсчитали, что при рождении каждый человек получает примерно 70 новых мутаций. Поскольку большинство новых мутаций вредны, от них нужно как-то избавляться, и в теории их носители должны отсеиваться естественным отбором. Т. е. носители вредных мутаций должны умереть, не оставив потомства, а выжить должны только те, кому повезло. Иначе мутации будут накапливаться, что со временем приведёт к вымиранию вида. Однако логика подсказывает, что при таком количестве мутаций механизм вряд ли будет работать, ведь для того, чтобы их отсеять, каждая пара должна оставлять по много десятков детей, лишь немногие из которых должны выживать. Почему же тогда человечество не вымирает из-за накопления мутаций? Точного ответа на этот вопрос пока нет.

Почему не установлен контакт с инопланетянами

Только в нашей галактике несколько сотен миллиардов звёзд, вокруг которых вращаются планеты. Так что, по идее, на многих из них должна была возникнуть жизнь, а следовательно, должны были появиться разумные существа. Почему же мы не наблюдаем инопланетян? Данная проблема даже получила специальное название «парадокс Ферми» и разные учёные предлагают разные варианты её разрешения.

Например, можно предположить,что возникновение жизни и человека на Земле — маловероятная случайность, и потому других цивилизаций, по крайней мере, поблизости от нас, просто нет. Правда, можно предположить и другой вариант — инопланетяне существуют, но в официальный контакт с человечеством по каким-то причинам вступать пока не торопятся. Так или иначе чёткого ответа на этот вопрос у учёных сегодня нет.

Является ли сознание функцией мозга

Большинство учёных полагает, что высшая психические функции и сознание являются результатом процессов в коре больших полушарий головного мозга. Тем не менее, как именно эти процессы порождают сознание, до сих пор непонятно, более того, ряд фактов вообще заставляет сомневаться в этой гипотезе. Например, если сознание является функцией мозга, логично предположить, что повреждение мозга должно его испортить, повредить личность, знания и память человека. В то же время известно немало случаев, когда довольно тяжёлые повреждения мозга не приводили к подобным последствиям.

Альтернативная точка зрения состоит в том, что мозг лишь выполняет часть функций по обработке информации, а также служит для связи души и тела. Свидетельством в пользу этой точки зрения являются переживания людей, оказавшихся в состоянии клинической смерти, а также память о предыдущих воплощениях, которая у некоторых людей присутствует в детстве. И хотя на сегодняшний день официальная наука не готова всерьёз рассматривать и проверять эту версию, доказать, что сознание является функцией мозга, она тоже не может.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Отправить комментарий

Разрешены HTML тэги: <a href="http://google.com">google</a> <strong>bold</strong> <em>emphasized</em> <code>code</code> <blockquote>
quote
</blockquote>

*