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你认为物理学研究的前沿问题有哪些?

2022-12-18 16:33热度:3586

物理学发展到现在,不论是从宏观到微观、还是从低速到高速,人们都建立了较为完备的物理学理论。例如宏观的经典力学、微观的量子力学以及基于高速运动状态下的相对论,是都现代物理学大厦的基石。虽然物理学在近现代取得了长足的进步和巨大的成就,但是物理学在多个前沿领域,仍然有许多问题未获得突破。

一、理论物理学方面在宏观的物理学框架方面,仍有很多问题需要解决,这里直说最根本性的理论问题:

1.统一场论

四大基本力的统一场论,从爱因斯坦开始,就成为了物理学界一直想要实现的理论。可惜爱因斯坦穷尽后半生,都未有取得成功,后代科学家虽然借助新的实验结果,在电弱统一理论上取得了巨大成功,但是引力和其它力的统一、却始终是困难重重。

2.弦理论弦理论其实和统一场论关系密切,它打破了经典物理学的粒子观念,是一种彻底的颠覆性理论。如果弦理论正确,则不论是对解决四大基本力的统一问题、还是多维时空存在问题、以及解决相对论和量子理论的兼容性问题,帮助都十分巨大,这个理论有望成为描述整个宇宙的“万物理论”。可惜的是,现在都处于假设阶段,无法实验验证其真假。

3.暗物质

虽然理论推算出暗物质占整个宇宙总物质的85%,但是到现在都没有找到明确的证据证明它们存在。所以,寻找暗物质,未来仍是科学家们努力的主要方向之一。

二、应用物理学这方面的前沿研究就比较多了,相对也好现实和取得突破:

1.量子通信

量子通信可以说是现在物理学研究中的热点问题。之前的潘建伟院士主导的墨子号卫星,成功的验证了量子纠缠作为传输密钥的可能性。但是距离实现最安全的量子通信,还有很多路要走。

2.可控核反应

相信看过钢铁侠的人们都觉得tony那个小小的能源反应装置,简直炫酷翻天。现实中虽不可能实现如此小的核反应装置,但是可控核反应,确实科学家们一直努力的方向。

3.常温超导材料

因为零电阻,所以这种材料传输电荷几乎不会发热和耗能。所以,常温下的超导材料研究,也是如今物理学界的前沿领域之一。

4.无线充电技术

不用多做介绍,相信大家都很期待这项技术带给我们的便利。

5.太阳能电池

说句实话,虽然这项技术已经取得了一定很大成功,但是现在的太阳能电池板光电转换效率仍然有待提高。

还有很多前沿的应用物理学领域研究,这里就不一一介绍了。