En 1900, le physicien britannique Lord Kelvin déclarait: «Il n'y a rien de nouveau à découvrir en physique. Il ne reste plus qu'à effectuer des mesures de plus en plus précises. Cependant, à partir de 1900, sur trois décennies, les scientifiques ont développé la mécanique quantique, qui s'est avérée incompatible avec la relativité générale, ce qui a donné lieu à l'une des contradictions les plus profondes de la physique.
Aujourd'hui, aucun scientifique n'oserait prétendre que notre connaissance physique de l'univers est en voie d'achèvement. Au contraire, à chaque nouvelle découverte, il semble qu'il n'y ait que plus de problèmes non résolus. Naked Science présente une sélection des plus grands mystères non résolus de la physique.
Qu'est-ce que l'énergie noire?
L'univers continue de s'étendre de plus en plus vite, malgré le fait que la force principale qui y agit - la force d'attraction, ou gravité - est contrecarrée. Compte tenu de cela, les astrophysiciens ont suggéré qu'il existe un agent invisible qui contrecarre cette gravité même. Ils appellent cela l'énergie noire. Dans la compréhension généralement acceptée, l'énergie noire est une "constante cosmologique", une propriété inaliénable de l'espace lui-même, qui a une "pression négative". Plus l'espace se dilate, plus il (l'espace) est créé, et avec lui, l'énergie sombre. Sur la base des taux de croissance observés de l'Univers, les scientifiques ont conclu que l'énergie noire doit représenter au moins 70% du contenu total de l'Univers. Mais on ne sait toujours pas ce que c'est et où le chercher.
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Qu'est-ce que la matière noire?
De toute évidence, environ 84% de la matière de l'univers n'absorbe ni n'émet de lumière. La matière noire ne peut pas être vue directement. Son existence et ses propriétés sont fixées en raison de son effet gravitationnel sur la matière visible, le rayonnement et les changements dans la structure de l'Univers. Cette substance sombre imprègne la périphérie de la galaxie et se compose de «particules massives faiblement interagissant». Jusqu'à présent, aucun des détecteurs n'a pu détecter ces particules.
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Pourquoi la «flèche du temps» existe-t-elle? Le temps avance. Cette conclusion peut être tirée sur la base d'une propriété de l'univers appelée «entropie», qui est définie comme le niveau de désordre croissant. Il n'y a aucun moyen d'inverser l'augmentation de l'entropie une fois qu'elle s'est déjà produite. La «flèche du temps» est un concept qui décrit le temps comme une ligne droite du passé vers le futur. "Dans tous les processus, il existe une direction dédiée dans laquelle les processus passent d'eux-mêmes d'un état plus ordonné à un état moins ordonné." Mais la question principale est la suivante: pourquoi l'entropie était-elle à un niveau bas au moment de la naissance de l'Univers, alors qu'un espace relativement petit était rempli d'une énergie colossale?
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Existe-t-il des univers parallèles?
Les preuves astrophysiques suggèrent que le continuum espace-temps peut être "plat" plutôt que courbe, ce qui signifie qu'il se poursuit indéfiniment. Si c'est le cas, alors notre univers n'est que l'un des multivers infiniment grand. Selon les calculs effectués en 2009 par les physiciens Andrei Linde et Vitaly Vanchurin, après le Big Bang, dix à la dixième puissance à la dixième puissance à la septième puissance (10 ^ 10 ^ 10 ^ 7) univers se sont formés. Lot. Beaucoup de. Si des univers parallèles existent, comment pourrions-nous jamais détecter leur présence?
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Pourquoi y a-t-il beaucoup plus de matière que d'antimatière?
En fait, la question n'est pas de savoir pourquoi il y a plus de substance que d'antimatière à charge opposée, mais pourquoi quelque chose existe. Certains scientifiques pensent qu'après le Big Bang, la matière et l'antimatière étaient symétriques. Si tel était le cas, le monde que nous voyons serait immédiatement détruit - les électrons réagiraient avec des anti-électrons, des protons - avec des anti-protons, etc., ne laissant derrière eux qu'un grand nombre de photons «nus». Cependant, pour une raison quelconque, il y a beaucoup plus de matière que d'antimatière, ce qui nous permet à tous d'exister. Il n'y a pas d'explication généralement acceptée à cela.
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Comment mesurer l'effondrement des fonctions d'onde quantique?
Dans le domaine étrange des photons, électrons et autres particules élémentaires, la mécanique quantique est une loi. Les particules ne se comportent pas comme de minuscules boules, elles agissent comme des vagues qui voyagent sur de vastes zones. Chaque particule est décrite par une fonction d'onde, qui indique son emplacement possible, sa vitesse et d'autres propriétés. En fait, une particule a une gamme de valeurs pour toutes les propriétés jusqu'à ce qu'elle soit mesurée expérimentalement. Au moment de la détection, sa fonction d'onde «s'effondre». Mais comment et pourquoi les mesures de particules dans la réalité que nous percevons s'effondrent-elles pour leur fonction d'onde? La question du problème de mesure peut sembler ésotérique, mais nous devons encore nous rapprocher de la compréhension de notre réalité et de son existence.
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