iFenomen.cz

9 nejdůležitějších a nevyřešených záhad ve fyzice

05.10 2016|Věda
9 nejdůležitějších a nevyřešených záhad ve fyzice

Na začátku 20. století britský fyzik Lord Kelvin prohlásil, že ve fyzice už nedojde k žádným dalším novým objevům, pouze se přijde k přesnějším závěrům a měřením těch starých. Méně než za půl století však kvantová mechanika a teorie relativity toto tvrzení vyvrátily. V současné době se žádný fyzik tato slova neodváží opakovat.

Naopak, každá nová odpověď nutí vědce pokládat si nové a nové otázky, které pronikají dál a hlouběji do tajů fyziky. Mohou existovat paralelní vesmíry? Proč jde čas pouze v jednom směru? Co je opravdu vesmír? To je jen několik otázek, na které se fyzici snaží najít odpověď. Ifenomén pro vás dnes má 9 nejdůležitějších nevyřešených záhad ve fyzice.

1. Co je temná energie?

Po celá léta se astrofyzici pokoušeli změřit vesmír, ale ukázalo se, že je nezměřitelný a kromě toho, funguje v rozporu se zákony fyziky. Gravitace musí přitahovat hmotu a galaxie, místo toho je však oddaluje.

Galaxie nejsou schopny se k sobě přiblížit, navzájem se od sebe vzdalují. Vědci spekulují o existenci neviditelné energie, která působí proti gravitaci. Tato energie je označována jako temná energie a tvoří asi 70 % celého vesmíru. Temná energie pomáhá víc a víc rozšiřovat časoprostorové kontinuum vesmíru. Násobí se, ale nezahrnuje žádné pozorovatelné fyzikální vlastnosti, takže její studium v jakémkoliv okamžiku je absolutně nemožné.

2. Co je to temná hmota?

Kromě temné energie existuje ve vesmíru také temná hmota, která také tvoří jeho velkou část. Podle vědců se 84 % z vesmírné hmoty neodráží ani neabsorbuje světlo. O povaze chybějící hmoty existuje množství teorií, většina z nich se shoduje na faktu, že ji lze ve vesmíru pozorovat jen díky jejímu gravitačnímu vlivu na okolní objekty tvořené běžnou „svítící“ hmotou, ale neemituje elektromagnetické záření. Odtud její označení jako temná hmota. Temnou hmotu lze pozorovat pouze nepřímo, skrze studii jejich účinků na viditelných fyzických objektech. Vědci nevědí, co ve skutečnosti temná hmota je a co je zapotřebí, aby ji mohli přímo pozorovat.

3. K čemu je potřebná časová osa?

Čas jde kupředu takovým způsobem, že jeden ze dvou bodů na časové ose bude vždy pro ten druhý budoucností. Takový pohyb času určuje podmínku entropie vesmíru - veličiny, která charakterizuje míru jeho poruchy.

Čím více plyne čas, tím více se vesmír se rozpíná a tím větší je jeho entropie, což je nevratný proces. Jelikož se vesmír nepohybuje do svého původního místa vzniku s nulovou entropií, a od ní, čas se pohybuje po časové ose směrem kupředu. Hlavní otázkou v této situaci je okamžik nulové entropie na začátku časoprostorového kontinua. Byl někdy ideální pořádek, který započal pohyb?

4. Existují paralelní vesmíry?

Teorie Mnohovesmíru předpokládá existenci paralelních světů, které existují v časoprostorovém kontinuu. Astrofyzikové se domnívají, že v prostoru a čase jich může být nekonečně mnoho, ale podle kvantové mechaniky existuje pouze omezený počet konfigurací částic hmoty. Je-li kosmické kontinuum nekonečné, a konfigurační prostor ohraničený, znamená to, že celé kontinuum možných konfigurací částic se bude opakovat.

V souladu s tím je možné, že existuje paralelní vesmír, kde jsou částice hmoty spojeny tak, jako u nás, s tím, že je tam rozdíl v jedné nebo dvou částicích. Podle této teorie existuje v Mnohovesmíru nekonečný počet různých světů, které se opakují. Existuje oprávněná domněnka, že pokud by opravdu existovalo více navzájem různých vesmírů, je možné, že by tyto jiné vesmíry mohly mít i odlišné přírodní (fyzikální, chemické) zákony, než má vesmír náš.

5. Proč jsou částice větší než antičástice?

V částicové fyzice pro každou částici existuje antičástice, což je částice, která má stejnou hmotnost jako částice, ale hodnoty jiných charakteristik mají opačné znaménko, např. elektrický náboj, baryonové číslo, podivnost nebo izospin.

Některé částice (nejznámější z nich je foton, ale také např. neutrální pion) jsou shodné se svou antičásticí, říkáme jim skutečně neutrální částice. Částice jako elektron (a pozitron), proton (a antiproton), neutron (a antineutron), kladně a záporně nabité piony nebo kvark se svou antičásticí nejsou sodné. Antičástice jsou přesným obtiskem částice, jsou však mnohem větší než částice. Fyzikové se mnoho let ptají, proč? Odpověď na tuto otázku vyvolává další nevysvětlitelnou otázku: Proč existují?

6. Co se stane s vesmírem?

Osud vesmíru je předmětem studia vědců dlouho léta. Žádné důkazy o možné budoucnosti vesmíru však vědci doposud nenašli. Existuje pouze několik teorií, které předpovídají možný osud vesmíru.

Podle některých předpokladů, není časoprostorové kontinuum rovinou, ale představuje pevně spojenou kouli. V tomto případě, pokud neexistuje temná energie, se může vesmír rozšiřovat do nekonečna. Pokud není přítomná temná energie, v konečném důsledku se expanze zastaví a vesmír se bude pod vlivem gravitace zmenšovat. Tento scénář skončí větší kompresí.

Pokud je časoprostor rovina, vesmír čeká na velký zlom, protože postupné rozšiřování povede k prasknutí galaktických klastrů i samotných galaxií. Následná expanze může způsobit prasknutí hmoty.

7. Kolaps vlnové funkce elementárních částic

Ve světě protonů, neutronů, elektronů a ostatních elementárních části je kvantová mechanika absolutním zákonem. Částice se nechovají jako malé koule, které lze snadno sledovat a měřit je.

Každá částice je popsána vlnovou funkcí, což je soubor hodnot, které charakterizují tuto částici (poloha, rychlost, hmotnost, atd.). Faktem je, že při měření jedné z vlastností částice, jako je například poloha, dochází k úplnému kolapsu vlnové funkce a částice má jedinou charakteristiku - polohu.

Vědci tomuto procesu plně nerozumí, protože se neodehrává lokálně a probíhá rychlostí světla. Mnoho z nich se domnívá, že to není ani fyzikální proces, ale spíše matematický.

8. Existuje potvrzení teorie strun?

Každý den bereme do rukou předměty, které lze popsat třemi způsoby - šířkou, výškou a hloubkou. Pokud se některý z těchto předmětů pohybuje, zařadíme tento pohyb opět do tří kategorií: vlevo-vpravo, vpřed-vzad, nahoru-dolů. Náš vesmír ale může mít, a také pravděpodobně má, dalších šest nebo sedm dimenzí. Zásluhu na jejich zkoumání má zvláštní vědecká teorie, které se říká teorie strun.

Kolik těchto dimenzí existuje? Výpočty bylo odvozeno číslo devět s jednou časovou dimenzí navíc. Proč jsme je ještě nedokázali odhalit? Jsou příliš malé, stačí však k tomu, aby v nich mohla struna kmitat. Někteří teoretičtí fyzikové se však domnívají, že by mohly být i mnohem větší, až do velikosti desetiny milimetru.

Náš známý vesmír, planety a galaxie se třemi rozměry pak nemusí být ničím jiným než mýdlovou bublinou plující ve vaně o pěti, šesti nebo více dimenzích. Teorie strun dává do těchto oblastí nahlédnout. Zjistit, co se v nich opravdu nalézá, však bude zřejmě úkolem příštích generací. Na základě teorie strun by mohla být vytvořena "teorie všeho", kterou tak dlouho hledal Einstein.

9. Je možné studovat chaos?

Fyzika stále nemůže vyřešit celou řadu rovnic, které popisují chování kapalin. Vědci nevědí, zda řešení těchto rovnic vůbec existuje, a pokud ano, zda popisují chování kapalin, nebo pouze konkrétní tekutinu za určitých okolností, v případě, že je v těchto rovnicích absolutní neznámá.

V důsledku problémů hydrodynamiky není povaha chaosu a entropie zcela jasná. Je možné měřit chaos, předpovídat jeho chování nebo je to ze své podstaty nepředvídatelný a nezměrný fyzikální jev? Možná je chaos platným matematickým pravidlem a vzorcem a možná vědci prostě nedošli ke správnému výsledku.

Autor: Mak

Nejdůležitější nevyřešené záhady ve fyzice. Mohou existovat paralelní vesmíry? Proč jde čas pouze v jednom směru? Co je opravdu vesmír? Záhady fyziky
Zajímavosti a novinky

 9 
  Komentáře
YouTube video
Přidat obrázek
PŘIDAT KOMENTÁŘ