7 вещей, которые физики не могут объяснить

Степан Николаенко
04 января, 2022
8.8k
1
Наука
в избранное

Наука — вещь непостоянная. Несколько тысяч лет назад люди считали Землю плоской, пару веков назад думали, что болезни распространяются с помощью неприятных запахов, а в середине прошлого столетия никто и поверить не мог в то, что у каждого дома будет компьютер.

И то, что наука пока не может объяснить, говорит не о ее слабости, а о недостатке информации. Придет время, и мы поймем, что там, за границами Вселенной. Но пока существуют вещи, которые ученые до сих пор не могут объяснить.

1. Почему время движется вперед

Мы не считаем время чем-то экстраординарным, и воспринимаем его как должное: оно просто движется вперед и все. Проблема в том, что время как таковое — это абстрактная величина. Кроме того, все объекты во Вселенной движутся с определенной скоростью, и, следовательно, время тоже двигается с какой-то скоростью. Но какова его скорость — это одновременно важный и нелепый вопрос.

Дело в том, что неясно, как время может двигаться с определенной скоростью, ведь скорость меняется со временем. Ладно, оставим этот сложный вопрос и перейдем к более простому — вектору движения. Всем понятно, что время движется вперед, и мы не можем отправиться в прошлое. Но почему именно вперед? В физике до сих пор нет понимания, почему время течет только в одном направлении.

Ученые связывают время с энтропией — необратимым рассеиванием энергии. Так как Вселенная движется к увеличению энтропии, это и есть течение времени вперед так, как мы его воспринимаем. Проще говоря, сломать намного проще, чем построить, и поэтому все во Вселенной стремится к увеличению энтропии, а не к удержанию энергии.

Проблема в том, что течение времени не влияет на законы физики, и если бы время было связано с увеличением энтропии по мере продвижения вперед, это имело бы смысл только в том случае, если бы она увеличивалась и при движении назад, что разрушает эту теорию. Так что мы до сих пор не знаем, почему время движется вперед.

2. Как работает магниторецепция

Магниторецепция — это чувство, которое дает организму возможность ощущать магнитное поле и позволяет определять направление движения, высоту или местоположение. Такое чувство есть у птиц и многих животных, и оно позволяет им без труда находить путь на юг или на север, в зависимости от времени миграции.

С помощью магниторецепции птицы и животные преодолевают тысячи километров и прибывают в точно намеченное место, не сбиваясь с курса, и ученые до сих пор не понимают, как именно это работает. Раньше считалось, что за это отвечало железо в клюве и других частях тела, но позже ученые вывели теорию, согласно которой за ориентирование по магнитным полюсам отвечает белок в глазах. Какая бы из теорий не оказалась верной, до сих пор неясно, как работает магниторецепция.

3. Что такое стекло

Любой обыватель скажет, что стекло — это твердая материя вроде металла, только более хрупкая. Но это не так, и на самом деле стекло находится где-то посередине между твердым и жидким состоянием. Проще говоря, несмотря на то, что оно кажется полностью жестким, оно обладает физико-механическими свойствами как твердого тела, так и сверхвязкой жидкости, и может перейти из жидкого состояния в стеклообразное. Причем даже сейчас стекло, расположенное в окне рядом с тобой, является вязкой субстанцией, но его текучесть не проявляется как-либо при комнатной температуре в течение десятилетий и даже столетий.

В этом и кроется проблема — к чему относить стекло. Уже выдвигаются предложения о классификации стекла как еще одного состояния вещества, ведь его невозможно полностью отнести ни к жидкому, ни к твердому состоянию.

4. Почему во Вселенной наблюдается асимметрия между веществом и антивеществом

Антивещество — это вещество, состоящее из античастиц, которое не наблюдается в природе в стабильном состоянии, и пока что может быть создано только в лабораторных условиях. Ученые умеют создавать антивещество, состоящее из антипротонов и антинейтронов с оболочками из позитронов. По сути, это те же протоны и нейтроны, но с противоположным зарядом, и когда они сталкиваются с обычным веществом, то аннигилируют друг друга, высвобождая при этом фотоны и пары частиц-античастиц.

Ученые считают, что при создании антивещества создается и обычное вещество, так что в теории их должно быть в равной доле во Вселенной. Проблема в том, что мы не наблюдаем большого скопления антивещества, из-за чего ведутся споры о том, состоит ли наша Вселенная практически только из вещества, или есть области, где антивещество преобладает над веществом. Это породило одну из главных нерешенных задач физики, и считается, что асимметрия вещества и антивещества возникла в первые доли секунды после Большого взрыва.

Но что способствовало этому? Почему вещество возобладало над антивеществом? Что вмешалось в этот процесс? Эти вопросы до сих пор остаются без ответа.

5. Что такое темная материя

Темная материя, как и черные дыры — один из самых популярных терминов в массовой культуре, звучащий во многих фантастических произведениях. Но что такое сама темная материя — ученые до сих пор не в курсе. Казалось бы, ну и ладно, раз непонятно, что это вообще такое, но нет. Дело в том, что наша Вселенная по результатам исследований состоит из обычной материи всего на 4,9%, на темную материю приходится 26,8%, а на темную энергию 68,3%.

И если свойства обычной материи мы можем описать, то темная материя — загадка во всем. Неизвестны ни состав, ни природа этого вещества. Есть мнение, что темной материи вовсе не существует, но тогда что влияет на ускорение расширения галактик и другие законы физики?

6. Сколько измерений существует во Вселенной

Для нас привычны три измерения — ширина, высота и глубина. Думаем, каждый, когда на уроках физики ему задавали вопрос о количестве измерений, отвечал, что их всего три, и был неправ, ведь есть еще одно — время. Это хоть и условное, но все же измерение, ведь предмет существует не только в пространстве, но и движется вперед во времени.

Но физики не согласны с тем, что мы живем во Вселенной, где существуют только пространство-время. Согласно Теории струн и другим теориям, существует более 10 измерений. В некоторых теориях ученые предполагают наличие даже 26 измерений. Но где все они и как они выглядят, какие свойства имеют? Эти вопросы пока что остаются без ответа.

В чем же сложность? Представь себя героем двухмерной игры, где есть только высота и ширина. Тебе говорят, что ты ошибаешься, и есть еще такое понятие как глубина. Но как его осознать, если ты не сталкивался с ним? Приходится только предполагать.

7. Какие размеры имеет Вселенная и что находится за ее пределами

Зайдя в любую интернет-энциклопедию, можно узнать, что диаметр Вселенной составляет около 92 миллиардов световых лет. Но эти значения — просто предположение, основанное на математических расчетах. Для этого ученые взяли начальную точку, сопоставили ее с возрастом Вселенной и другими параметрами, и на основании этого вывели указанную выше цифру.

Проблема в том, что мы даже близко не предполагаем реальные размеры Вселенной, а также точно не знаем, бесконечна она или имеет границы. Причем обе теории просто взрывают разум, ведь если Вселенная бесконечна, это вообще невозможно осознать, а если конечна, то что находится за ее границами?

7 вопросов, на которые ученые не могут дать ответ