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16 关系: 基本粒子，大一統能量，希格斯玻色子，布莱恩·葛林，万有理论，弦 (物理學)，狹義相對論的實驗驗證，超越标准模型的物理学，黑洞資訊悖論，迴圈量子重力，量子泡沫，零點能量，雙重狹義相對論，P進數，未解決的物理學問題，普朗克时期。
基本粒子
在粒子物理学中，基本粒子是组成物质最基本的单位。其内部结构未知，所以也无法确认是否由其它更基本的粒子所组成 。随著物理学的不断发展，人类对物质构成的认知逐渐深入，因此基本粒子的定义随时间也有所变化。目前在标準模型理论的架构下，已知的基本粒子可以分为费米子（包含夸克和轻子）以及玻色子（包含规范玻色子和希格斯粒子）。由两个或更多基本粒子所组成的则称作复合粒子。 我们日常生活中的物质由原子所组成。过去原子被认為是基本粒子，原子（atom）这个词来自希腊语中「不可切分的」。直到约1910年以前，原子的存在与否仍存在争议，一些物理学家认為物质是由能量所组成，而分子不过是数学上的一种猜想。之后，原子核被发现是由质子和中子所构成。20世纪前、中期的基本粒子是指质子、中子、电子、光子和各种介子，这是当时人类所能探测的最小粒子。随著实验和量子场论的进展，发现质子、中子、介子发现是由更基本的夸克和胶子所组成。同时人类也陆续发现了性质和电子类似的一系列轻子，还有性质和光子、胶子类似的一系列规范玻色子。这些是现代的物理学所理解的基本粒子。.
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大一統能量
大一統能量 \Lambda_，或GUT尺度，相信是電磁力、弱力和強力在強度上成為相等和統一的的一種力量的能階之上的能量，它被單純李氏群統一成一種力。特殊的大統一理論（Grand unified theories，GUTs）可以預測大一統能量，但在通常情況下，由於依賴模型的詳細資訊，如規範群、希格斯扇形、物質含量或進一步的自由參數，而有極大的不確定性（測不準性）。此外，目前似乎還沒有大家都同意的最小大統一理論（minimal GUT）。 電弱力和強力與重力的統一是在被稱為萬有理論下，要求更高能量水準，一般假定要接近普朗克尺度。理論上，在如此短的距離，重力的強度便可以與其它三種已知的力比擬。這個語句可以修改為在中尺度的空間如果存在額外的維度。在這種強況下，在更小的距離下，重力強度增加得更快，這樣可以大大降低統一所有已知自然力的能量尺度。這種效應被應用在大額外維度（Large extra dimension）的模型。 大一統能量（如果大統一確實實現在自然）的確切值取決於目前在更短距離的尺度下尚未實驗考察的物理精確性。如果沙漠和超對稱性的假設存在，它大約在1016 GeV。 到目前為止，最具威力的對撞機，大型強子對撞機的設計只能達到質心能量1.4x104GeV的質子-質子碰撞。The scale 1016 GeV的尺度也含在普朗克尺度之下好幾個數量級，因此人為的碰撞還無法達到人造地球的界線。.
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希格斯玻色子
希格斯玻色子（Higgs boson）是標準模型裏的一種基本粒子，是一種玻色子，自旋為零，宇稱為正值，不帶電荷、色荷，極不穩定，生成後會立刻衰變。希格斯玻色子是希格斯場的量子激發。根據希格斯機制，基本粒子因與希格斯場耦合而獲得質量。假若希格斯玻色子被證實存在，則希格斯場應該也存在，而希格斯機制也可被確認為基本無誤。 物理學者用了四十多年時間尋找希格斯玻色子的蹤跡。大型強子對撞機（LHC）是全世界至今為止最昂貴、最複雜的實驗設施之一，其建成的一個主要任務就是尋找與觀察希格斯玻色子與其它種粒子。2012年7月4日，歐洲核子研究組織（CERN）宣布，LHC的緊湊渺子線圈（CMS）探测到质量为125.3±0.6GeV的新玻色子（超過背景期望值4.9个标准差），超環面儀器（ATLAS）测量到质量为126.5GeV的新玻色子（5个标准差），这两種粒子极像希格斯玻色子。2013年3月14日，歐洲核子研究組織發表新聞稿正式宣布，先前探測到的新粒子暫時被確認是希格斯玻色子，具有零自旋與偶宇稱，這是希格斯玻色子應該具有的兩種基本性質，但有一部分實驗結果不盡符合理論預測，更多數據仍在等待處理與分析。 希格斯玻色子是因物理學者彼得·希格斯而命名。術語「玻色子」是為了紀念印度物理學者薩特延德拉·玻色而命名。玻色子的自旋为整数，其物理行為可以用玻色-愛因斯坦統計描述，不遵守泡利不相容原理，即處於單獨一個量子態上的粒子數目不受限制。他是於1964年提出希格斯機制的六位物理學者中的一位。2013年10月8日，因為“次原子粒子質量的生成機制理論，促進了人類對這方面的理解，並且最近由歐洲核子研究組織屬下大型強子對撞機的超環面儀器及緊湊緲子線圈探測器發現的基本粒子證實”，弗朗索瓦·恩格勒、彼得·希格斯榮獲2013年諾貝爾物理學獎。.
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布莱恩·葛林
布莱恩·葛林（Brian Greene, ）是美国著名的理论物理学家与超弦理论家。他自1996年以来担任了哥伦比亚大学（弦论、宇宙学和天体粒子研究中心 ISCAP）的教授。1999年他发表了他的第一本科普书《》，激发了他在普通大众中的知名度。之后他又撰写了《宇宙的构造》，《隐遁的事实》等书，还出演了在他书的基础上制作的PBS同名科学纪录片。葛林出演了著名美国喜剧《生活大爆炸》(第四季)第20集，《The Herb Garden Germination》。.
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万有理论
萬有理論（Theory of Everything或ToE）指的是假定存在的一種具有總括性、一致性的物理理論框架，能夠解釋宇宙的所有物理奧秘。經過幾個世紀奮勉不懈的努力，發展出兩種理論框架：廣義相對論與量子場論。它們的總合，可以說是最接近想像中的萬有理論。廣義相對論專注於研究引力來明白宇宙的大尺度與高質量現象，例如恆星、星系、星系團等等。量子場論專注於研究非引力來明白宇宙的小尺度與低質量現象，例如，亞原子粒子、原子、分子等等。量子場論成功地給出標準模型，並且能夠按照大統一理論將弱力、強力與電磁力這三種非引力統合在一起。 經過多年的研究，這兩種理論分別在適用範圍內做出的預測幾乎都已被實驗肯定。根据物理学家的研究结果，廣義相對論與量子場論互不相容，即對於某些狀況，两者不可能同时是正確的。由於這兩種理論的適用範圍不同，對於大多數狀況，只需用到其中一種理論。這兩種理論的不相容之處在非常小尺度與高質量範圍才成为显著的问题，例如，在黑洞內部、在宇宙大爆炸之后的极短时间。為了解釋這衝突，透露更深層實在、將引力與其它三種作用力統合在一起的理論框架必需被找出，和諧地将廣義相對論與量子場論整合在一起，原則而言，成為能夠描述所有物理現象的單一理論。近期，在追逐這艱難目標的過程中，量子引力已成為積極研究領域。 万有理论用来指那些试图统合自然界四种基本相互作用：引力相互作用、强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用成為一体的理论，是在电磁作用和弱相互作用連成一体的电弱作用理论之後，再加入強相互作用連成一体的大統一理論基础之後，又加上引力作用連成一体的理論。目前被认为最有可能成功的萬有理论是弦理论和圈量子引力論。.
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弦 (物理學)
物理學中，弦是弦論與相關理論中的物理實體。不同於零維或點狀的基本粒子，弦是一維的實體。以弦為基礎實體的理論會自動產生許多基礎理論中成立的特性。更特別的是：依照量子力學規則演化與交互作用的弦自動包括了量子重力的描述。 弦論中，弦可以是開弦（形成有兩端點的線段）或閉弦（形成一個環），並可擁有其他特性。在1995年之前，共有五種能含有超對稱概念的弦理論，彼此間的差異在於弦的類別以及其他面向考量。而今這些弦理論被視為一個單一理論的極限情形，此單一理論稱作M理論。 在以弦論為基礎的粒子物理中，理論的特徵長度為普朗克長度；在這尺度下，據信量子重力效應會變得顯著。在比較大的尺度比如實驗室尺度，弦與點粒子就無法明顯區分，而弦的振動狀態則變成粒子的類別。弦有時也出現在核物理領域，被用來建構流量管的模型。 當弦在時空中穿越時，弦行經而掃出的二維表面稱為-世界-面，類比於點粒子所掃出的世界線。弦物理可由與世界面相關的二維共形場論來描述；在弦理論以外，二維共形場論也應用在凝態物理、純數學部份領域。 Category:弦理論.
狹義相對論的實驗驗證
狹義相對論為近代物理的一支基礎理論，解釋了當重力場不顯著情形下所有的物理現象。在理論發展的過程中，許多實驗扮演了重要的角色，提供了靈感或做為理論驗證。此理論的強健在於其能精準地預測各種不同領域的實驗，提高精準度的新驗證實驗仍在進行中。近期的實驗焦點在普朗克尺度與微中子方面，目前的結果皆與狹義相對論相應。主要的實驗研究者包括Jakob Laub、Zhang、Mattingly、Clifford Will、Roberts/Schleif等研究群。 狹義相對論的背景限制於平直時空，亦即重力現象不顯著的情形。當重力現象顯得重要時，主要理論則需採用廣義相對論，與此對應的實驗驗證則參見廣義相對論的實驗驗證。.
超越标准模型的物理学
超越标准模型的物理学（Physics beyond the Standard Model，缩写为BSM）是为了弥补标准模型的不足而进行的物理学研究。标准模型不能解释的现象包括、强CP问题、中微子振荡、重子不对称性以及暗物质和暗能量的性质。 而标准模型自身的数学理论架构也存在着的问题：标准模型与由广义相对论得到的理论模型并不兼容，以致在特定条件下，如大爆炸以及黑洞事件视界这样的时空奇点，两个模型中的其中一个甚或是两者全体会失效。 为超越标准模型已做的理论探索包括通过超对称性对标准模型进行扩展以及构造像超弦理论、M理论以及扩展维度这样全新的理论。这些理论会重构目前现象的完备性，也就是说会出现现有理论所不能预测的现象。因而它们之中到底哪个是“正确”的，或者说是迈向万有理论的“最好的一步”，只能通过实验得到答案。它们也因此成为了目前理论物理学以及实验物理学最为活跃的研究领域之一。.
黑洞資訊悖論
黑洞資訊悖論（Black hole information paradox）起源於量子力學與廣義相對論兩者的結合。其指出物理資訊可能永久消失於黑洞中，導致許多不同的物理狀態最終會變為相同的狀態，跟無毛定理的內涵相符合。這現象違反了一個科學上的宗旨，亦即原則上，由於量子決定性，一物理系統於某個時刻的完整資訊會決定其它任意時刻的狀態。量子力學中的一項基礎假設指出：一系統的完整資訊涵蓋於其波函數，直到發生波函數塌縮。波函數的時間演化由么正算符來決定，而么正性暗示了量子世界資訊的保存。.
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迴圈量子重力
迴圈量子重力論（loop quantum gravity，LQG），又譯--，英文別名圈引力（loop gravity）、量子幾何學（quantum geometry）；由阿貝·阿希提卡、、卡洛·羅威利等人發展出來的量子引力理論，与弦理论同是當今將重力量子化最成功的理論。 利用量子场论的微扰理論来实现引力论的量子化的理论是不能被重整化的。如果主張时空只有四维而從廣義相對論下手，结果可以把廣義相對論转变成类似規範場論的理論，基本正則變量为而非度规张量，再以联络定义的平移算子（holonomy）以及为基本變量來實現量子化。 在此理論下，時空描述是呈背景獨立，由關係性迴圈織出的自旋網路鋪成時空幾何。網絡中每條邊的長度為普朗克長度。迴圈並不存在於時空中，而是以迴圈扭結的方式定義時空幾何。在普朗克尺度下，時空幾何充滿隨機的量子漲落，因此自旋網絡又稱為自旋泡沫。在此理論下，時空是離散的。.
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量子泡沫
量子泡沫（Quantum foam），又稱時空泡沫（space time foam），是一種物理概念，最早在1955年由約翰·惠勒所提出量子力學中的一個概念。量子泡沫即為誕生前宇宙的概念化。 在量子泡沫的普朗克尺度(10-35公尺)裡，時空不再是平滑的，許多不同的形狀會像泡沫一樣隨機浮出，又隨機消失，這樣在微小世界的能量起伏，就是所謂的「量子漲落」。在量子漲落中形成的小通道，就是所謂的蟲洞，而這些量子蟲洞則又可以連接到周遭眾多的起伏泡沫，那些量子泡沫就是幼宇宙。 量子泡沫可用於極小尺度（普朗克長度量級）下量子振蕩的定性描述。在這麼小的尺度下海森堡的不確定性原理允許能量暫時產生並瞬間產生粒子和反粒子，然後在不違反物理守恆定律下互相湮滅，由於此處討論的時間和空間規模極小，且加上虛擬粒子增加的能量，根據愛因斯坦的廣義相對論，表明，在足夠小的範圍內，這些波動的能量將是大到足以使在較大的尺度上可觀測到相對平滑時空的顯著偏離，有如泡沫一般，因此，在量子泡沫裡，空間沒有一定的結構，對於各種不同的形狀和曲度都有不同的機率。.
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零點能量
零點能量（可簡稱零點能）物理學中是量子力學所描述的物理系統會有的最低能量，此時系統所處的態稱為基態；所有量子力學系統都有零點能量。這個辭彙起源於量子諧振子處在基態時，量子數為零的考量。 在量子場論中，這個辭彙和真空能量是等義詞，指的空無一物的空間仍有此一定能量存在，對一些系統可以造成擾動，並且導致一些量子電動力學會出現的現象，例如蘭姆位移與卡西米爾效應；它的效應可在納米尺度的元件直接觀測的到。 在宇宙論中，真空能量被視為宇宙常數的來源，和造就宇宙加速膨脹的暗能量相關。 因為零點能量是一系統可能持有的最低能量，因此此項能量是無法自系統移除。儘管如此，零點能量的概念以及自真空汲取「免費能量」的可能性引起業餘發明者的注目——許多「永動機」或稱「免費能量裝置」等的提案都運用這項概念來解釋，但由於從較低或相同的能量狀態之中汲取能量違反了熱力學第二定律並造成熵的降低，運用零點能量被科學界認為是不可能的。這項熱潮以及相伴的趣味理論詮釋促成了大眾文化中「零點能量」概念的成長，常出現在科幻書刊、遊戲、電影等處。.
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雙重狹義相對論
雙重狹義相對論或稱雙重特殊相對論（Doubly-special relativity，DSR；又稱 deformed special relativity 及 extra-special relativity）是一個狹義相對論的新理論。最先是在一篇由喬凡尼·阿梅利諾-卡梅利亞所寫的論文所假設，雖然稍早在Paul Merriam的一篇論文中已被影射。在這理論中，他假設除了光速外，一個以普朗克尺度為基礎的特徵能量尺度也該在相對論性轉換中維持不變性。他的理論包含了與觀測者獨立無關的速度尺度及長度/動量尺度。 另一版本的雙重狹義相對論，受到阿梅利諾-卡梅利亞成果所鼓舞，稍後由João Magueijo與所提出。現有提案指出這些理論可能與迴圈量子重力有關。 E.
P進數
进数是数论中的概念，也称作局部数域，是有理数域拓展成的完备数域的一种。这种拓展与常见的有理数域\mathbb到实数域\mathbb、复数域\mathbb的数系拓展不同，其具体在于所定义的“距离”概念。进数的距离概念建立在整数的整除性质上。给定素数，若两个数之差被的高次幂整除，那么这两个数距离就“接近”，幂次越高，距离越近。这种定义在数论性质上的“距离”能够反映同余的信息，使进数理论成为了数论研究中的有力工具。例如安德鲁·怀尔斯对费马大定理的证明中就用到了进数理论。 进数的概念首先由库尔特·亨泽尔于1897年构思并刻画，其发展动机主要是试图将幂级数方法引入到数论中，但现今进数的影响已远不止于此。例如可以在进数上建立p进数分析，将数论和分析的工具结合起来。此外进数在量子物理学、认知科学、计算机科学等领域都有应用。.
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未解決的物理學問題
本條目列出一些重要但尚未解決的物理問題。其中包括理論性的，即現時理論未能夠給予觀測到的物理現象或實驗結果令人滿意的解釋；還有實驗性的，即能夠周密測試某先進理論或深入研究某物理現象的實驗，不過現時現地很難建造或完成。.
普朗克时期
普朗克時期（Planck epoch, Planck era）是物理宇宙學中以馬克斯·普朗克為名的時期，是宇宙歷史中最早的時間階段，從0至大約10−43秒（大約是一個普朗克時間的間隔）。也可以說是時間最早的時刻，普朗克時間也許是最短的時間間隔單位，而且普朗克時期也僅僅持續了如此短暫的瞬間。人們相信，由于那時的宇宙規模極其微小，因此重力的量子效應支配著物理相互作用。在大約137.9億年以前的這個普朗克時期裏，萬有引力相信與其它的基本力一樣強大，並且所有的力可能都統一在一起。超高熱、超高密度，普朗克時期宇宙的狀態是不穩定的。隨著宇宙開始膨脹和冷却，通過一個所謂对称性破缺的過程，我們所熟悉的各種基本力開始顯現出來。 現代宇宙學目前認為，普朗克時期可能開創了一個大一統時期，然後对称性破缺迅速導致宇宙暴胀，亦即暴脹時期，其間，宇宙的規模在極短時間內急劇擴張。。.
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