物理学の未解決問題
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
物理学の未解決問題（ぶつりがくのみかいけつもんだい）
これは、物理学における未解決問題の不完全なリストである。これらの問題のうち、ひとつは理論的な問題である。つまり既存の理論では観察される現象や実験結果をうまく説明できていない。また、実験的な問題もある。つまり提案された理論を検証したりより深く現象を調査するための実験を行うことが非常に困難である。最後に、疑似科学上にある問題、すなわち科学と迷信との間の問題は現代の物理学者達によって広く疑われていが、いつの日かそれに対する裏づけもしくは決定的な証拠が明らかになるだろう。
目次 |
[編集] 説明がついていない現象
- 降着円盤ジェット: なぜ、特定の天体（例えば活動銀河核）の周りにある降着円盤は、両極軸に沿って相対論ジェットを放射するのか？
- 加速する宇宙: 我々が観測してきたように、なぜ宇宙の膨張が加速しているのか？ この加速の原因となっているダークエネルギーの性質とは何か？ もしそれが、宇宙定数によるものであるとするならば、なぜ、その定数はそれほどまでに小さいのにもかかわらず0ではないのだろうか？ なぜ、多くの場の量子論によって予言されているように、巨大ではないのか？ また、なぜ、未知の対称性によって0ではないのか？ 宇宙の終焉はいったいどのようなものなのか？
- アモルファス固体: 流体と正多面体、ガラス相との間の相転移の性質とはいったい何か？ ガラスの一般的な特性を生じさせている物理的な過程とは何か？
- 時間の矢: どうして、過去低いエントロピーであった宇宙は、過去と未来が区別できるようになり、熱力学第二法則を持つに至ったのか？
- 意識のハードプロブレム: 意識とはいったい何なのか？ それは現在の物理学のモデルのどこに位置づけられるべきものなのか？
- 球電: これらの、赤熱している浮遊物は現実に存在するのか？ それらをどのように説明するのか？
- バリオン非対称性: なぜ宇宙には、反物質よりも圧倒的に多くの物質が存在するのか？
- 常温核融合: 白金を重水素に浸すと、明らかに過剰な熱とヘリウムが発生する論理的説明は何か？
- 宇宙定数: なぜ、真空の零点エネルギーによって、大きな宇宙定数にならないのか？ 何がその値を打ち消しているのか？
- 電弱対称性の破れ: WボソンとZボソンに質量を与えている、電弱ゲージ対称性の破れを引き起こしているメカニズムとはなにか？ それは、単純な、標準模型におけるヒッグス機構なのか？
- 基礎物理定数: なぜ、我々はこれらの値のみを選び、観測するのか？
- 銀河回転問題: なぜ、銀河の外縁部は内縁部と同じ速度で旋回しているのか？ ありうる説明として、暗黒物質と修正ニュートン力学が提案された。そのうちのひとつが真実なのか、それとも両方なのか？
- ガンマ線バースト: これらの桁外れに強いエネルギーを放つ天体の性質は何か？
- 高エネルギー宇宙線: なぜ、宇宙線のうちのいくつか（神の素粒子と呼ばれている）は信じられないほど高いエネルギーをもっているのか？ 地球近辺には十分にエネルギーのある宇宙線源がないにもかかわらず、なぜそれほどのエネルギーを持っているのか？ 遠くの線源から放射される宇宙線のうちのいくつかが(明らかに)GZKカットオフ以上のエネルギーを持っているのはなぜか？
- 高温超伝導体: なぜ、特定の材料は約50Kより非常に高い温度で、超伝導を示すのか？
- ニュートリノ質量: ニュートリノに質量を与える仕組みはいったい何か？ ニュートリノはそれ自身の反粒子でもあるのか？
- パイオニア号のずれ: 何がパイオニア宇宙船の明らかに説明のつかない太陽方向への加速を引き起こしているのか？
- 乱流: 乱流体(特にその内部構造)の振る舞いを記述する理論上のモデルを構築することは可能か？
- 太陽物理学: なぜ、太陽のコロナ（大気圏）は太陽表面よりも遥かに熱いのか？
- 一般: 宇宙において、非対称の起源となっているものは何か？
[編集] 実験的根拠が明らかになっていない理論
- アキシオン: Peccei-Quinn理論（もしくは機構）は強いCP問題の解となるのか？ 予測されたアキシオンの特性は何か？
- 宇宙のインフレーション: 宇宙インフレーション理論は正しいのか？ もしそうならば、インフレーションが発生した時の詳細はどのようなものか？ インフレーションを引き起こす仮のインフレーション場とは何か？
- 余分な次元: 自然には4つ以上の次元が存在するのか？
- 超光速: 光より速く進むことは可能か？
- 重力波: 我々の宇宙はビッグバン以来重力波で満たされているのか？ 中性子星のような天体物理学的な放射源から放射されているのか？ これは、量子重力理論や一般相対性理論について我々に何を教えてくれるのか？
- 磁気単極子: 磁荷を持つ素粒子は存在するのか？ もしそうならば、どうしてそれらを検出するのが困難なのか？
- 陽子崩壊: 標準模型以降の多くの理論は陽子崩壊を予言している。陽子は崩壊するのだろうか？ もしそうならば、その半減期はどのくらいか？
- 非摂動的領域における量子色力学(QCD): QCDの方程式は原子核レベルのエネルギースケールでは未解決である。QCDは原子核および核構成の物理学をどのように作り上げていくのか？
- 量子重力: どのようにすれば、量子力学は一般相対性理論と統合されて「万物の理論」と呼ばれる理論が構築できるのか？ 弦理論は量子重力理論への道の途上なのだろうか、それとも袋小路の理論なのだろうか？ プランクスケールでの物理的現象について実験と一致する結果を導き出す方法があるのだろうか？
- 対応原理を適用した量子力学: 量子力学の好ましい解釈はあるのか？ 状態の重ね合わせと波動関数の崩壊のような要素を含む現実の量子の振る舞いの記述は、我々が見ている現実をどのようにして引き起こすのか？
- 標準模型におけるヒッグス機構: 標準模型におけるヒッグス粒子は存在するのか？
- 超対称性: 自然界の対称性は超対称性か？ もしそうならば、超対称性の破れとは何か？
- Technicolor: 自然は電弱対称性を壊す時に強い力を利用するのか？
[編集] 工学的挑戦
- 核融合エネルギー: 核分裂よりむしろ核融合によってエネルギーを得る、実用的な核反応炉を建設することは可能か？
- 量子コンピュータ: qubit（量子ビット）を用いて計算を行う実用的なコンピュータは開発可能か？
[編集] 近年解決された問題
- 太陽ニュートリノ問題(2002)
[編集] 関連項目
[編集] 外部リンク
- APS
- Physics News Update A weekly physics news bulletin hosted by the American Institute of Physics.
- Open Questions in Physics
- New Scientist: 13 things that do not make sense.
- Science Magazine: the most compelling puzzles and questions facing scientists today.
- List of links to unsolved problems in physics, prizes and research.
- Dark Matter - one problem solved
| 未解決問題の一覧 | |
| 分野別 | 数学上の未解決問題 - 物理学の未解決問題 - 生物学上の未解決問題 - 計算機科学の未解決問題 |
| その他 | 懸賞金問題 |
翻訳中：この項目「物理学の未解決問題」は翻訳中です。翻訳作業などに協力して下さる方を求めています。詳細はこの項目のノートや履歴、翻訳FAQなどを参照してください。
