① 世界上十大難題之一
分三組 A B C每組四個
稱A B兩組
一種可能:相等,說明8個球都是好的。
那麼第二步在 A或B中那3個球與C中的3
個球比較
一)種可能相等,那麼C中的這3個球是好的
第三步 用一個好球與C中省下的壞球比
較,壞球是輕還是重就知道拉
二)種可能不等,那麼壞球在C的三個球中
且輕重就知道了
第三步,在這3個球中取兩個,若相等
剩下的就是壞球,不等由於輕重已經知
道,所以那個球就是壞球
二種可能:不相等。那麼A B兩組必有一組中有壞球
C組中全是好球。第二步從A中取走3球,從B
中取出3球放入A中,再從C中拿出3個好球放
在B 組。
有如下可能:
一)種可能 兩側平衡
那麼壞球就在A拿走的三球之中,且輕重
由第一步已知。容易找出。
二)種可能 平衡不變
那麼原先留在A B中的兩球之中有一個是
壞球。
第三步:用一個好球比較其中之一。
若相等那麼壞球是剩下的那一個,其輕
重在第一步中已知。
若不等,就知道壞球拉,輕重也就知道
了。
三)種可能 平衡發生改變
那麼壞球就是從B拿出的3球之一。輕重
也由此而知。同理,可以在三球中找到
壞球。
說來慚愧,引用別人的。希望樓主不要給我分,只希望樓主知道答案而已。我自己也考慮過過,可惜差一種情況沒考慮到,唉。。。。。。。。
② 世界十大科學難題是什麼
受控核聚變2.各類新材料研發3.攻克癌症/艾滋4.人類DNA研究..大家補充
③ 世界的十大難題有哪些
1.表達物理世界特徵的所有(可測量的)無量綱參數原則上是否都可以推算,或者是否存在一些僅僅取決於歷史或量子力學偶發事件,因而也是無法推算的參數?
愛因斯坦的表述更為清楚:上帝在創造宇宙時是否有選擇?想像上帝坐在控制台前,准備引發宇宙大爆炸.「我該把光速定在多少」?「我該讓這種名叫電子的小點帶多少電荷」?「我該把普朗克常數--即決定量子大小的參數--的數值定在多大」?他是不是為了趕時間而胡亂抓來幾個數字?抑或這些數值必須如此,因為其中深藏著某種邏輯?
2. 量子引力如何幫助解釋宇宙起源?
現代物理學的兩大理論是標准模型和廣義相對論.前者利用量子力學來描述亞原子粒子以及它們所服從的作用力,而後者是有關引力的理論.很久以來,物理學家希望合二為一,得到一種「萬物至理」--即量子引力論,以便更深入地了解宇宙,包括宇宙是如何隨著大爆炸自然地誕生的.實現這種融合的首要候選理論是超弦理論,或者叫M理論--這是其名稱的最新「升級版」,M代表「魔法」(magic)、「神秘」(mystery)或「所有理論之母」(mother of all theories).
3. 質子的壽命有多長,如何來理解?
以前人們認為質子與中子不同,它永遠不會分裂成更小的顆粒.這曾被當成真理.然而在70年代,理論物理學家認識到,他們提出的各種可能成為「大一統理論」--該理論把除引力外的所有作用力匯於一爐--的理論暗示:質子必須是不穩定的.只要有足夠長的時間,在極其偶然的情況下,質子是會分裂的.
辦法是捕捉到正在死去的質子.許多年來,實驗人員一直在地下實驗室中密切注視大型的水槽,等待著原子內部質子的死去.但迄今為止質子的死亡率是零,這意味著要麼質子十分穩定,要麼它們的壽命很長--估計在10億億億億年以上.
4. 自然界是超對稱的嗎?如果是,超對稱性是如何破滅的?
許多物理學家認為,把包括引力在內的所有作用力統一成為單一的理論要求證明兩種差異極大的粒子實際上存在密切的關系,這種關系就是所謂的超對稱現象.第一種粒子是費密子,可以把它們粗略地說成是物質的基本組件,就像質子、電子和中子一樣.它們聚集在一起組成物質.另一種粒子是玻色子,它們是傳遞作用力的粒子,類似於傳遞光的光子.在超對稱的條件下,每一個費密子都有一個與之對應的玻色子,反之亦然.
物理學家有杜撰古怪名字的沖動,他們把所謂的超級對稱粒子稱為「sparticle」.但由於在自然界中還沒有觀察到sparticle,物理學家還需要解釋這種對稱性「破滅」的原因:隨著宇宙冷卻並凝結成現在的這種不對稱狀態,在其誕生之際所存在的數學上的完美被打破了.
5. 為什麼宇宙表現為一個時間維數和三個空間維數?
這只是因為還沒有想到一個可以接受的答案,只是因為除了上下、左右、前後,人們無法想像在更多的方向上運動.這並不意味著宇宙原本就是這樣的.實際上,根據超弦理論,肯定還存在著另外六個維數,每一維都呈捲曲狀,十分微小,因而無法察覺.如果這一理論是正確的,那麼為什麼只有這三個維數是伸展開來的,留給我們這個相對幽閉恐怖的空間呢?
6. 為什麼宇宙常數有它自身的數值?它是否為零,是否真正恆定?
直到最近,宇宙學家仍然認為宇宙是以一個穩定的速度在膨脹.但最近的觀察發現,宇宙可能膨脹得越來越快.人們用一個叫宇宙常數的數字來描述這種輕微的加速.這個常數是否如人們早期所認為的是零,或者是一個非常小的數值,物理學家現在還無法做出解釋.根據一些基本計算,這個常數應該很大--是我們觀測結果的大約10到122倍.換句話說,宇宙應該以跳躍般的速度在膨脹.而實際情況並非如此,肯定有什麼機制在壓制這種作用.如果宇宙真是超對稱性的,那宇宙常數就該被完全抵消掉.但這種對稱性--如果確實存在的話--看來已經破滅.如果這個常數隨時間的變化而變化的話,那情況就更加復雜了.
7. M理論的基本自由度(M理論的低能極限是11維的超引力,它包含5種相容的超弦理論)是多少?這一理論理否真實地描述了自然?
多年來,超弦理論最大的弱點是它有5個不同的版本.到底哪一個--如果有的話--描述了宇宙?反對這一理論的人最近已經接受了被稱為M理論的最主要的11維理論框架.但情況卻因此變得更加復雜.
在M理論前,所有的亞原子粒子都被說成是由微小的超弦組成的.M理論給組成亞原子的物質譜加了一種叫做「膜」(brane)的更為神秘的物質,它就像生理學上的膜一樣,但最多有9個維數度.現在的問題是,什麼是更基本的物質組成單位,是膜組成了弦還是剛好相反?或者另外存在著一些更基本的物質單位,只是人們沒有想到罷了?最後,這兩種東西中是否有一種確實存在,或者M理論僅僅是一種迷人的大腦游戲?
8. 黑洞信息悖論的解決方法是什麼?
根據量子理論,信息--無論它描述的是粒子運動的速度還是油墨顆粒組成文件的確切方式--是不會從宇宙中消失的.但物理學家基普·索恩、約翰·普雷希爾和斯蒡芬·霍金卻提出了一個固定的假設:如果你把一本大不列顛網路全書扔進黑洞中去,將會發生什麼事?宇宙中是否有其他同樣的網路全書是無關緊要的.正如物理學中所定義的,信息並不等同於含義,信息僅指二進制的數字,或是一些其他的代碼,它被用來精確地描述一個物體或一種方式.所以看起來那些特定的書本里的信息將被吞沒,並永遠地消失.但人們覺得這是不可能的.
霍金博士和索恩博士相信那些信息確實消失了,而量子力學必須對此作出解釋.普雷希爾博士推測信息其實並沒有消失;它也許以某種形式顯示於黑洞的表面,如同在一個宇宙中的銀幕上.
9. 何種物理學能夠解釋基本粒子的重力與其典型質量之間的巨大差距?
換言之,為什麼重力比其他的作用力(如電磁力)要弱得多?一塊磁鐵能夠吸起一個回形針,即使整個地球的引力在把它往下拉.
根據最近的一種說法,重力實際上要大得多.它僅僅是看上去比較弱而已,因為大部分重力陷入了某一個額外的維數度之中.如果我們可以用高能粒子加速器俘獲全部的重力,也許就有可能製造出微型黑洞.雖然這看上去會引起固體垃圾處理業的興趣,但這些黑洞很可能剛一形成就消失了.
10. 我們能否定量地理解量子色動力學中的誇克和膠子約束以及質量差距的存在?
量子色動力學(QCD)是描述強核子力的理論.這種力由膠子攜帶,它把誇克結合成質子和中子這樣的粒子.根據量子色動力學理論,這些微小的亞粒子永遠受到約束.你無法把一個誇克或膠子從質子中分離出來,因為距離越遠,這種強作用力就越大,從而迅速地把它們拉回原位.
④ 世界歷史曾經發生過的十大災難
記得很久很久以前在一本雜志上看到過,網上找了下,居然找到了。
·幽靈一:北美黑風暴
1934年5月11日凌晨,美國西部草原地區發生了一場人類歷史上空前未有的黑色風暴。風暴整整颳了3天3夜,形成一個東西長2400公里,南北寬1440公里,高3400米的迅速移動的巨大黑色風暴帶。風暴所經之處,溪水斷流,水井乾涸,田地龜裂,莊稼枯萎,牲畜渴死,千萬人流離失所。
·幽靈二:秘魯大雪崩
秘魯位於南美洲西部,擁有一望無垠的海岸線,長達3000多公里。它又是一個多山的國家,山地面積佔全國總面積的一半,著名的安第斯山脈的瓦斯卡蘭山峰,山體坡度較大,峭壁陡峻。山上長年積雪,「白色死神」常常降臨於此。1970年5月31日,這里發生了一場大雪崩,將瓦斯卡蘭山峰下的容加依城全部摧毀,造成兩萬居民的死亡,受災面積達23平方公里。
這是迄今為止,世界上最大最悲慘的雪崩災禍。
·幽靈三:孟加拉國特大水災
1987年7月, 孟加拉國經歷了有史以來最大的一次水災。連日的暴雨,狂風肆虐,這突如其來的天災,使毫無任何准備的居民不知所措。短短兩個月間,孟加拉國64個縣中有47個縣受到洪水和暴雨的襲擊,造成2000多人死亡,2.5萬頭牲畜淹死,200多萬噸糧食被毀,兩萬公里道路及772座橋梁和涵洞被沖毀,千萬間房屋倒塌,大片農作物受損,受災人數達2000萬人。
·幽靈四:「黑色妖魔」鼠疫
老鼠,不僅偷吃糧食,它給人類帶來的最大危害就是傳播病菌,人類歷史上曾多次發生過流行的鼠疫,全球性鼠疫發生過3次,死亡人數過億,不少城鎮滅絕。據文獻統計,死於鼠疫的人數,超過歷史上所有戰爭死亡的人數的總和。無怪乎人們稱這種疾病為「黑色妖魔」。
1994年9、10月間,印度遭受了一場致命的瘟疫。泉神節過後的第二天蘇拉特市醫院接收到30名病情相似的患者。起初醫生並不知道病人患的是鼠疫。但接二連三有人死亡,又傳來馬哈什特拉附近的拉杜爾流行鼠疫的消息,這才意識到一場災難已經降臨。一時間,火車站、汽車站都擠滿了成千上萬的逃難者。30萬蘇拉特市民逃印度的四面八方,同時也將鼠疫和這種恐懼的心理帶到了全國各地。
·幽靈五:喀麥隆湖底毒氣
帕梅塔高原,是個美麗而令人陶醉的地方。
1986年8月21日晚,人們正在酣睡之中,突然一聲巨響劃破了長空。不少人還沒等弄清發生了什麼事,就被奪去了寶貴的生命。
據不完全統計,在這場災禍中,至少有1740人被毒氣奪去了生命,大量的牲畜喪生,加姆尼奧村靠火山湖最近,受災也最為嚴重。全村650名居民中,僅有6人倖存。
·幽靈六:倫敦大煙霧
素有世界「霧都」之稱的英國倫敦,每當春秋之交,這里經常被濃霧所籠罩,像是披上一層神秘的面紗。據統計,倫敦的霧天,每年可高達七八十次,平均5天之中就有一個「霧日」。每當大霧降臨,彌漫的大霧不僅影響交通,釀成事故,還直接危害人們的健康,甚至威脅人們的生命。
1952年12月4日,倫敦城發生了一次世界上最為嚴重的「煙霧」事件:連續的濃霧將近一周不散,工廠和住戶排出的煙塵和氣體大量在低空聚積,整個城市為濃霧所籠罩,陷入一片灰暗之中。期間,有4700多人因呼吸道病而死亡;霧散以後又有8000多人死於非命。這就是震驚世界的「霧都劫難」。
·幽靈七:百慕大地區神秘災難
在本世紀海上發生的神秘事件中,最著名而又最令人費解的,當屬發生在百慕大三角的一連串飛機、輪船失蹤案。據說自從1945年以來,在這片海域已有數以百計的飛機和船隻神秘的無故失蹤。失蹤事件之多,使世人無法相信其盡屬偶然。所謂百慕大三角是指北起百慕大群島,南到波多黎各,西至美國佛羅里達州這樣一片三角形海域,面積約一百萬平方公里。由於這一片海面失蹤事件疊起,世人便稱它為「地球的黑洞」、「魔鬼三角」。
1971年10月21日,一架滿載著凍牛肉的運輸機「超星座號」,從一艘正在海面工作的探測船上空飛過。船員們眼看它飛了一分鍾左右,突然,飛機好像被海水吸住似的一頭墜進海里。以後,船員們什麼也未看見,既沒有發現油跡,也沒有找到屍體和飛機殘骸。唯一能證實飛機失蹤的,只是海面上漂浮的一大塊帶血的牛肉。
「超星座號」飛機的失蹤,只是這片神秘海域許許多多起失蹤事件之一。據統計,自1840年至1945年間,這片海域上空就有100餘架飛機失蹤;而這里消失的船隻則更多。
這片被世人稱作「海上墓地」的地方,就是引起全世界許多科學家關注的百慕大三角區。
·幽靈八:通古斯大爆炸
通古斯,位於前蘇聯西伯利亞的貝加爾湖附近。80年前,這里發生過一次極其猛烈的大爆炸,其破壞力相當於500枚原子彈和幾枚氫彈的威力。
1908年6月30日凌晨,一場罕見的慘禍降臨到西伯利亞偏僻林區的游牧民頭上。有幸逃脫這場災難的謝苗諾夫回憶說:「當時天空出現一道強烈的火光,剎那間一個巨大的火球幾乎遮住了半邊天空。一聲爆炸巨響之後,狂風襲來……」爆炸產生的沖擊波,一直傳到中歐,德國的波茨坦和英國劍橋的地震觀測站,甚至華盛頓和爪哇島也得到了同樣的記錄。
·幽靈九:智利大海嘯
據說,智利是上帝創造世界後的「最後一塊泥巴」。或許正是這個緣故,這里的地殼總是不那麼寧靜。根據現代板塊結構學說的觀點,智利是太平洋板塊與南美洲板塊互相碰撞的俯沖地帶,處於環太平洋火山活動帶上。特殊的地質結構,造成了它位於極不穩定的地表之上,自古以來,火山不斷噴發,地震接二連三,海嘯頻頻發生。
1960年5月,厄運又籠罩了這個多災多難的國家。
5月22日19時許,忽然地震聲大作,震耳欲聾。地震波像數千輛坦克隆隆開來,又如數百架飛機從空中掠過,呼嘯著從蒙特港的海底傳來。不久大地便劇烈顫動起來。一會兒,陸地出現了裂縫;一會兒,部分陸地又突然隆起,好像一個巨人翻身一樣。瞬間,海洋在激烈地翻滾,峽谷在慘烈地呼嘯,海岸岩石在崩裂,碎石堆滿了海灘……
這次地震,是世界上震級最高、最強烈的地震,震級高達8.9級,烈度為11度,影響范圍在800公里長的橢圓內。大震過後,接踵引發了大海嘯。海嘯波以每小時幾百公里的速度橫掃了太平洋沿岸,把智利的康塞普西翁、塔爾卡瓦諾、奇廉等城市摧毀殆盡,造成200多萬人無家可歸。
·幽靈十:唐山大地震
1976年7月28日,中國北京時間3時42分,東經118.2度、北緯39.6度,在距地面16公里深處的地球外殼,比日本廣島爆炸的原子彈強烈400倍的大地震發生了。
中國新華通訊社於7月28日向全世界發布了這一消息。
幾天以後再次公布了經過核定的地震震級:Mst7.8級。
唐山,一座上百萬人口的工業城市,在這場沒有預報的特大地震中成為廢墟。死亡人數達24萬之多。
北緯40度線,被人們稱為「不祥的恐怖線」。這里,發生了諸如美國舊金山、葡萄牙里斯本、日本十勝近海等無數次大地震。這次地震這個惡魔又一次突襲了北緯39.6度——唐山成為它的犧牲品。
如果再評一次的話,去年的汶川地震肯定會入列。這些災難大多是天災,但如果人們能早點監測到,哪怕是在災難前幾分鍾,也可以救回很多人。
元在災難中喪生的人安息。
這里有個網址,你如果想了解的更詳細的話,可以去看看。http://tieba..com/f?kz=158623957
相對官方的統計只有這么一個。非自然因素造成的災難沒有這么系統的統計,可能需要你自己總結。
⑤ 世界十大難題有哪些
夢想就是給長城貼瓷磚,給赤道鑲金邊,給太平洋裝欄桿,給珠穆朗瑪峰上按電梯,給蒼蠅帶手套,給蚊子帶口罩,給老鼠帶鐐銬。 還有三個難題自己想...
⑥ 世界十大難題是哪十個
1 表達物理世界特徵的所有(可測量的)無量綱參數原則上是否都可以推算,或者是否存在一些僅僅取決於歷史或量子力學偶發事件,因而也是無法推算的參數?
愛因斯坦的表述更為清楚:上帝在創造宇宙時是否有選擇?想像上帝坐在控制台前,准備引發宇宙大爆炸.「我該把光速定在多少」?「我該讓這種名叫電子的小點帶多少電荷」?「我該把普朗克常數--即決定量子大小的參數--的數值定在多大」?他是不是為了趕時間而胡亂抓來幾個數字?抑或這些數值必須如此,因為其中深藏著某種邏輯?
2. 量子引力如何幫助解釋宇宙起源?
現代物理學的兩大理論是標准模型和廣義相對論.前者利用量子力學來描述亞原子粒子以及它們所服從的作用力,而後者是有關引力的理論.很久以來,物理學家希望合二為一,得到一種「萬物至理」--即量子引力論,以便更深入地了解宇宙,包括宇宙是如何隨著大爆炸自然地誕生的.實現這種融合的首要候選理論是超弦理論,或者叫M理論--這是其名稱的最新「升級版」,M代表「魔法」(magic)、「神秘」(mystery)或「所有理論之母」(mother of all theories).
3. 質子的壽命有多長,如何來理解?
以前人們認為質子與中子不同,它永遠不會分裂成更小的顆粒.這曾被當成真理.然而在70年代,理論物理學家認識到,他們提出的各種可能成為「大一統理論」--該理論把除引力外的所有作用力匯於一爐--的理論暗示:質子必須是不穩定的.只要有足夠長的時間,在極其偶然的情況下,質子是會分裂的.
辦法是捕捉到正在死去的質子.許多年來,實驗人員一直在地下實驗室中密切注視大型的水槽,等待著原子內部質子的死去.但迄今為止質子的死亡率是零,這意味著要麼質子十分穩定,要麼它們的壽命很長--估計在10億億億億年以上.
4. 自然界是超對稱的嗎?如果是,超對稱性是如何破滅的?
許多物理學家認為,把包括引力在內的所有作用力統一成為單一的理論要求證明兩種差異極大的粒子實際上存在密切的關系,這種關系就是所謂的超對稱現象.第一種粒子是費密子,可以把它們粗略地說成是物質的基本組件,就像質子、電子和中子一樣.它們聚集在一起組成物質.另一種粒子是玻色子,它們是傳遞作用力的粒子,類似於傳遞光的光子.在超對稱的條件下,每一個費密子都有一個與之對應的玻色子,反之亦然.
物理學家有杜撰古怪名字的沖動,他們把所謂的超級對稱粒子稱為「sparticle」.但由於在自然界中還沒有觀察到sparticle,物理學家還需要解釋這種對稱性「破滅」的原因:隨著宇宙冷卻並凝結成現在的這種不對稱狀態,在其誕生之際所存在的數學上的完美被打破了.
5. 為什麼宇宙表現為一個時間維數和三個空間維數?
這只是因為還沒有想到一個可以接受的答案,只是因為除了上下、左右、前後,人們無法想像在更多的方向上運動.這並不意味著宇宙原本就是這樣的.實際上,根據超弦理論,肯定還存在著另外六個維數,每一維都呈捲曲狀,十分微小,因而無法察覺.如果這一理論是正確的,那麼為什麼只有這三個維數是伸展開來的,留給我們這個相對幽閉恐怖的空間呢?
6. 為什麼宇宙常數有它自身的數值?它是否為零,是否真正恆定?
直到最近,宇宙學家仍然認為宇宙是以一個穩定的速度在膨脹.但最近的觀察發現,宇宙可能膨脹得越來越快.人們用一個叫宇宙常數的數字來描述這種輕微的加速.這個常數是否如人們早期所認為的是零,或者是一個非常小的數值,物理學家現在還無法做出解釋.根據一些基本計算,這個常數應該很大--是我們觀測結果的大約10到122倍.換句話說,宇宙應該以跳躍般的速度在膨脹.而實際情況並非如此,肯定有什麼機制在壓制這種作用.如果宇宙真是超對稱性的,那宇宙常數就該被完全抵消掉.但這種對稱性--如果確實存在的話--看來已經破滅.如果這個常數隨時間的變化而變化的話,那情況就更加復雜了.
7. M理論的基本自由度(M理論的低能極限是11維的超引力,它包含5種相容的超弦理論)是多少?這一理論理否真實地描述了自然?
多年來,超弦理論最大的弱點是它有5個不同的版本.到底哪一個--如果有的話--描述了宇宙?反對這一理論的人最近已經接受了被稱為M理論的最主要的11維理論框架.但情況卻因此變得更加復雜.
在M理論前,所有的亞原子粒子都被說成是由微小的超弦組成的.M理論給組成亞原子的物質譜加了一種叫做「膜」(brane)的更為神秘的物質,它就像生理學上的膜一樣,但最多有9個維數度.現在的問題是,什麼是更基本的物質組成單位,是膜組成了弦還是剛好相反?或者另外存在著一些更基本的物質單位,只是人們沒有想到罷了?最後,這兩種東西中是否有一種確實存在,或者M理論僅僅是一種迷人的大腦游戲?
8. 黑洞信息悖論的解決方法是什麼?
根據量子理論,信息--無論它描述的是粒子運動的速度還是油墨顆粒組成文件的確切方式--是不會從宇宙中消失的.但物理學家基普·索恩、約翰·普雷希爾和斯蒡芬·霍金卻提出了一個固定的假設:如果你把一本大不列顛網路全書扔進黑洞中去,將會發生什麼事?宇宙中是否有其他同樣的網路全書是無關緊要的.正如物理學中所定義的,信息並不等同於含義,信息僅指二進制的數字,或是一些其他的代碼,它被用來精確地描述一個物體或一種方式.所以看起來那些特定的書本里的信息將被吞沒,並永遠地消失.但人們覺得這是不可能的.
霍金博士和索恩博士相信那些信息確實消失了,而量子力學必須對此作出解釋.普雷希爾博士推測信息其實並沒有消失;它也許以某種形式顯示於黑洞的表面,如同在一個宇宙中的銀幕上.
9. 何種物理學能夠解釋基本粒子的重力與其典型質量之間的巨大差距?
換言之,為什麼重力比其他的作用力(如電磁力)要弱得多?一塊磁鐵能夠吸起一個回形針,即使整個地球的引力在把它往下拉.
根據最近的一種說法,重力實際上要大得多.它僅僅是看上去比較弱而已,因為大部分重力陷入了某一個額外的維數度之中.如果我們可以用高能粒子加速器俘獲全部的重力,也許就有可能製造出微型黑洞.雖然這看上去會引起固體垃圾處理業的興趣,但這些黑洞很可能剛一形成就消失了.
10. 我們能否定量地理解量子色動力學中的誇克和膠子約束以及質量差距的存在?
量子色動力學(QCD)是描述強核子力的理論.這種力由膠子攜帶,它把誇克結合成質子和中子這樣的粒子.根據量子色動力學理論,這些微小的亞粒子永遠受到約束.你無法把一個誇克或膠子從質子中分離出來,因為距離越遠,這種強作用力就越大,從而迅速地把它們拉回原位
⑦ 世界十大難題是哪10題
.表達物理世界特徵的所有(可測量的)無量綱參數原則上是否都可以推算,或者是否存在一些僅僅取決於歷史或量子力學偶發事件,因而也是無法推算的參數?
愛因斯坦的表述更為清楚:上帝在創造宇宙時是否有選擇?想像上帝坐在控制台前,准備引發宇宙大爆炸.「我該把光速定在多少」?「我該讓這種名叫電子的小點帶多少電荷」?「我該把普朗克常數--即決定量子大小的參數--的數值定在多大」?他是不是為了趕時間而胡亂抓來幾個數字?抑或這些數值必須如此,因為其中深藏著某種邏輯?
2. 量子引力如何幫助解釋宇宙起源?
現代物理學的兩大理論是標准模型和廣義相對論.前者利用量子力學來描述亞原子粒子以及它們所服從的作用力,而後者是有關引力的理論.很久以來,物理學家希望合二為一,得到一種「萬物至理」--即量子引力論,以便更深入地了解宇宙,包括宇宙是如何隨著大爆炸自然地誕生的.實現這種融合的首要候選理論是超弦理論,或者叫M理論--這是其名稱的最新「升級版」,M代表「魔法」(magic)、「神秘」(mystery)或「所有理論之母」(mother of all theories).
3. 質子的壽命有多長,如何來理解?
以前人們認為質子與中子不同,它永遠不會分裂成更小的顆粒.這曾被當成真理.然而在70年代,理論物理學家認識到,他們提出的各種可能成為「大一統理論」--該理論把除引力外的所有作用力匯於一爐--的理論暗示:質子必須是不穩定的.只要有足夠長的時間,在極其偶然的情況下,質子是會分裂的.
辦法是捕捉到正在死去的質子.許多年來,實驗人員一直在地下實驗室中密切注視大型的水槽,等待著原子內部質子的死去.但迄今為止質子的死亡率是零,這意味著要麼質子十分穩定,要麼它們的壽命很長--估計在10億億億億年以上.
4. 自然界是超對稱的嗎?如果是,超對稱性是如何破滅的?
許多物理學家認為,把包括引力在內的所有作用力統一成為單一的理論要求證明兩種差異極大的粒子實際上存在密切的關系,這種關系就是所謂的超對稱現象.第一種粒子是費密子,可以把它們粗略地說成是物質的基本組件,就像質子、電子和中子一樣.它們聚集在一起組成物質.另一種粒子是玻色子,它們是傳遞作用力的粒子,類似於傳遞光的光子.在超對稱的條件下,每一個費密子都有一個與之對應的玻色子,反之亦然.
物理學家有杜撰古怪名字的沖動,他們把所謂的超級對稱粒子稱為「sparticle」.但由於在自然界中還沒有觀察到sparticle,物理學家還需要解釋這種對稱性「破滅」的原因:隨著宇宙冷卻並凝結成現在的這種不對稱狀態,在其誕生之際所存在的數學上的完美被打破了.
5. 為什麼宇宙表現為一個時間維數和三個空間維數?
這只是因為還沒有想到一個可以接受的答案,只是因為除了上下、左右、前後,人們無法想像在更多的方向上運動.這並不意味著宇宙原本就是這樣的.實際上,根據超弦理論,肯定還存在著另外六個維數,每一維都呈捲曲狀,十分微小,因而無法察覺.如果這一理論是正確的,那麼為什麼只有這三個維數是伸展開來的,留給我們這個相對幽閉恐怖的空間呢?
6. 為什麼宇宙常數有它自身的數值?它是否為零,是否真正恆定?
直到最近,宇宙學家仍然認為宇宙是以一個穩定的速度在膨脹.但最近的觀察發現,宇宙可能膨脹得越來越快.人們用一個叫宇宙常數的數字來描述這種輕微的加速.這個常數是否如人們早期所認為的是零,或者是一個非常小的數值,物理學家現在還無法做出解釋.根據一些基本計算,這個常數應該很大--是我們觀測結果的大約10到122倍.換句話說,宇宙應該以跳躍般的速度在膨脹.而實際情況並非如此,肯定有什麼機制在壓制這種作用.如果宇宙真是超對稱性的,那宇宙常數就該被完全抵消掉.但這種對稱性--如果確實存在的話--看來已經破滅.如果這個常數隨時間的變化而變化的話,那情況就更加復雜了.
7. M理論的基本自由度(M理論的低能極限是11維的超引力,它包含5種相容的超弦理論)是多少?這一理論理否真實地描述了自然?
多年來,超弦理論最大的弱點是它有5個不同的版本.到底哪一個--如果有的話--描述了宇宙?反對這一理論的人最近已經接受了被稱為M理論的最主要的11維理論框架.但情況卻因此變得更加復雜.
在M理論前,所有的亞原子粒子都被說成是由微小的超弦組成的.M理論給組成亞原子的物質譜加了一種叫做「膜」(brane)的更為神秘的物質,它就像生理學上的膜一樣,但最多有9個維數度.現在的問題是,什麼是更基本的物質組成單位,是膜組成了弦還是剛好相反?或者另外存在著一些更基本的物質單位,只是人們沒有想到罷了?最後,這兩種東西中是否有一種確實存在,或者M理論僅僅是一種迷人的大腦游戲?
8. 黑洞信息悖論的解決方法是什麼?
根據量子理論,信息--無論它描述的是粒子運動的速度還是油墨顆粒組成文件的確切方式--是不會從宇宙中消失的.但物理學家基普·索恩、約翰·普雷希爾和斯蒡芬·霍金卻提出了一個固定的假設:如果你把一本大不列顛網路全書扔進黑洞中去,將會發生什麼事?宇宙中是否有其他同樣的網路全書是無關緊要的.正如物理學中所定義的,信息並不等同於含義,信息僅指二進制的數字,或是一些其他的代碼,它被用來精確地描述一個物體或一種方式.所以看起來那些特定的書本里的信息將被吞沒,並永遠地消失.但人們覺得這是不可能的.
霍金博士和索恩博士相信那些信息確實消失了,而量子力學必須對此作出解釋.普雷希爾博士推測信息其實並沒有消失;它也許以某種形式顯示於黑洞的表面,如同在一個宇宙中的銀幕上.
9. 何種物理學能夠解釋基本粒子的重力與其典型質量之間的巨大差距?
換言之,為什麼重力比其他的作用力(如電磁力)要弱得多?一塊磁鐵能夠吸起一個回形針,即使整個地球的引力在把它往下拉.
根據最近的一種說法,重力實際上要大得多.它僅僅是看上去比較弱而已,因為大部分重力陷入了某一個額外的維數度之中.如果我們可以用高能粒子加速器俘獲全部的重力,也許就有可能製造出微型黑洞.雖然這看上去會引起固體垃圾處理業的興趣,但這些黑洞很可能剛一形成就消失了.
10. 我們能否定量地理解量子色動力學中的誇克和膠子約束以及質量差距的存在?
量子色動力學(QCD)是描述強核子力的理論.這種力由膠子攜帶,它把誇克結合成質子和中子這樣的粒子.根據量子色動力學理論,這些微小的亞粒子永遠受到約束.你無法把一個誇克或膠子從質子中分離出來,因為距離越遠,這種強作用力就越大,從而迅速地把它們拉回原位.