21 世紀最新出現了什麼物理界的難題，就好像 20 世紀的兩大烏雲一樣？

11-28

受到各位知友的鼓勵，覺得有責任對更廣大的讀者負責，並且也希望更多的人了解到物理的前沿概貌。在此對原答案進行了詳盡的修改，並盡量保持每一個名詞的出現都伴有通俗解釋。

列一些個人比較熟悉的吧(僅限高能方向，按個人認為的重要性排序)

如果只說兩朵烏雲，那麼個人覺得還是被提及最多的兩個：暗物質和暗能量。
不過對暗物質和暗能量的理解卻並非那麼簡單。

1, 暗物質

暗物質的證據：
1），星系旋轉曲線

一開始得出我們這個宇宙可能含有暗物質這個結論來自於對星系的觀測。我們可以根據星系的光度估算出星系所含有的物質質量，但天文學家發現這些質量產生的引力不足於解釋星系旋轉速度所需要的向心力。如下圖，測得的星系轉動速度隨離星系中心距離變化的曲線如B所示，而根據發光物質推算出的理論速度如A所示。

所以這就說明了還有一部分物質是不發光的，是暗的。如果只有這一個證據，那麼可以有多種解釋。最重要的一個是修正牛頓引力(MOND，modified Newtonian dynamics)，以及黑洞作為暗物質等。

暗物質還有更多其它證據，而這些證據的限制則更強。

2），原初核合成

所謂原初核合成是指自然界的輕元素在宇宙極早期階段被合成的過程，如宇宙中的絕大部分氫和氦就是在原初核合成時期合成的。宇宙中輕元素丰度依賴於合成時質子中子的密度，由輕元素丰度估算出的重子密度約只佔宇宙總能量密度的大約5％。

3），大尺度結構

要讓宇宙形成星系及星系團等大尺度結構，我們就需要宇宙中的物質能在極小的隨機漲落下在一些地方率先聚集起來，這些聚集起來的物質通過引力吸引周圍更多的物質聚集。普通物質在早期宇宙的行為有點像熱輻射，它們四處流動，來不及聚集。因此我們需要不同於普通物質的暗物質。暗物質具有冷的特點，所謂冷直觀來說是它們容易聚集在一起不會亂跑。而聚集起來的暗物質就會作為種子吸引更多周圍的物質從而最終形成星系，進而形成星系團。由此估算出的總物質佔總能量的大約30%。

4）, 最後微波背景輻射（CMB,cosmic microwave background）

所謂微波背景輻射是指在宇宙較早期，隨著溫度的下降光子跟電子的相互作用變慢，以至於最後不再相互作用（脫耦，decoupling），從此光子成為自由「氣體」在宇宙中穿梭，宇宙變得透明。到如今，這些退耦的光子溫度已經很低，接近2.7k，但是我們還是探測到了它們。如下圖所示：

宇宙微波背景輻射承載著退耦時物質的印記並保存下來了，暗物質與普通物質以不同的方式把它們的信息刻在了微波背景輻射里。微波背景輻射整體上看起來是各向同性的，各向同性是指各個方向看起來都一樣，但是還是存在微小的各向異性，通過觀測微波背景輻射的這些各向異性，我們也得出了暗物質存在的證據。

2，暗能量

1）暗能量最可信的證據來自於1998年天文學家觀測到宇宙加速膨脹。普通能量（物質和暗物質）具有正壓強，這意味著你擠壓它的時候，它會有抵觸情緒，同樣地你吹脹它的時候，它也會有抵觸情緒，從而會使得宇宙膨脹越來越慢。與具有正壓強的能量相反，負壓強的能量意味著你越吹脹它它越興奮，從而讓宇宙膨脹的越來越快。所以宇宙加速膨脹就需要這樣一種具有負壓強的能量。

2）微波背景輻射的均勻性和各向同性的分析顯示宇宙非常接近一個空間平直的宇宙，而這個事實能讓我們估算宇宙總能量密度。除去估算出來的30%的物質，那麼剩下的70%就屬於暗能量了。
最主流的暗能量候選者應當是宇宙學常數，宇宙學常數是當年愛因斯坦為了解釋靜態宇宙而提出來的，就是給愛因斯坦場方程添加的一個常數項。它恰好扮演著一種負壓的能量形式。但是宇宙學常數本身存在很多問題，下面會單獨列出來。其實如果我們相信暗能量就是宇宙學常數，那麼有問題的並不是暗能量而是宇宙學常數。除了宇宙學常數，還存在很多暗能量唯象模型，比如動力學暗能量，全息暗能量等等。

3，層級問題(hierachy problem)
層級問題說的是引力為什麼比電弱相互作用弱弱弱這麼多？但這只是最naive的問法。因為引力為什麼不能比電弱相互作用弱這麼多呢。

更技術性的提法涉及到一個叫希格斯場的東西。它是一個給世間萬物提供質量的場，所以它被稱為上帝之場（平時說法是希格斯粒子是上帝粒子，我這裡擅作主張了）。希格斯場賦予其它粒子的質量和希格斯粒子自身的質量成正比且都處在電弱能標，大約為100GeV（質量的一種單位）。問題出在希格斯場它會受到量子漲落的影響，從而它的質量也會受到量子漲落的修正。這個修正的大小取決於物理的最高能標。如果引力所代表的能標(普朗克能標， $10^{19}$ GeV)代表著物理基礎能標的話，那麼希格斯場的質量就會收到正比於普朗克能標的量子修正，而普朗克能標是電弱能標的 $10^{17}$ 倍！所以希格斯場應當獲得相當於它自身質量 $10^{17}$ 倍的量子修正！

當然我們可以認為在這個量子修正之前希格斯本身就有一個很大的質量，量子修正把大的修正抵消了，從而留下的正好是一個小得多的質量。但這樣就會有微調的問題。就是說，你必須把量子修正之前的質量進行微調(精度是 $10^{-17}$ )。而在粒子物理中一個無量綱的數值如果沒有特殊的原因它應該是量級為1的。一個遠小於1的無量綱的數通常需要有背後的某種對稱性對它進行保護，這就是一開始超對稱最重要的動機之一。在自然界中，粒子被分為玻色子和費米子兩大類，玻色子喜歡扎堆成群，而費米子喜歡獨自一人。超對稱就是玻色子與費米子之間的對稱性。由於希格斯場受到玻色子的修正與費米子的修正互為相反，如果玻色子與費米子存在對稱性，那麼對希格斯質量的量子修正就會精確抵消，從而保護了希格斯免受量子漲落的影響。隨著實驗數據的積累，最小超對稱模型（MSSM, minimal supersymmetry model）生存狀態已經很嚴峻了，所以層級問題又變得突出起來。

4，宇宙學常數問題 (cosmological constant problem)
宇宙學常數是暗能量的一種可能性，所以本來可以把這個問題歸結到暗能量。但由於問題的屬性不一樣，所以單列出來。

1）首先第一個問題是宇宙學常數怎麼來的？第一想到的自然是量子真空能，可是理論算出來的真空能比測到的宇宙學常數大120個數量級（ $10^{120}$ 倍！！！），這是一個更嚴重得多的微調疑難。

2）另一個問題是，因為宇宙學常數是一個常數，而物質的密度隨著宇宙膨脹會迅速下降，所以宇宙很大概率處在一個要麼完全由物質主導要麼完全由暗能量主導的狀態。但是當今，二者之比為量級1，這段窗口期與整個宇宙歷史比起來是極其短的，所以為什麼宇宙恰好處在這麼個特殊時期。這被稱為巧合性疑難。實際上，前面提到的微調疑難也可以看成是巧合性疑難。關於巧合性疑難，人們總是可以通過人擇原理來解釋。就是說，如果不是這樣，那麼宇宙就不存在人類生存的條件，我們也就不能存在，更不能站在這裡提這種問題。但是如此一來，人擇原理就過於泛濫了，這顯然是一種消極的探索方式。

5，黑洞信息疑難

黑洞是一個只能進不能出的天體。它看起來被一個叫黑洞視界的東西罩住了，裡面的東西我們都看不到。這個特點也使得描述它比較簡單，只需要幾個參數就行。經典的黑洞只吸收東西不吐出東西的純潔的特點，不幸地被量子力學的咸豬手給破壞了。在量子力學的情況，黑洞會吐出一種叫做霍金輻射的「氣體」。從而使得黑洞變小，並且最終蒸發。

普通的星體與黑洞很不一樣，它要複雜許多，要描述一個星體需要大量的參數，它的形狀，它所含的物質等等，星體上的哪個地方有一個窟窿你都要需要用參數去描述。這樣來看，要描述一個星體需要輸入多得多的參數，我們也可以理解為一個星體攜帶了很多信息。

黑洞信息疑難則源於黑洞蒸發。讓我們考慮如下一個過程，一個星體坍縮成黑洞再通過霍金輻射最後蒸發掉了。星體是攜帶大量信息的，當它坍縮成黑洞之後，我們可以認為信息藏在黑洞視界裡面。但是一旦黑洞蒸發掉了，最後我們得到的是純熱輻射，而純熱輻射是隨機的，它不攜帶信息（或者很少）。因此坍縮之前的星體的大量信息就丟失了，信息的丟失會破壞量子力學的幺正演化。所以這是一個很嚴重的問題。

關於更詳細的介紹，參見我的另一個回答什麼是黑洞信息悖論？

6, 暴漲

暴漲是發生在宇宙極極早期的宇宙指數膨脹的事件。如下圖左端白色部分

這個階段會抹勻宇宙從而解釋宇宙大尺度上看起來如此均勻和各向同性。但是關於暴漲到底怎麼發生，由什麼引發(通常假設一個稱為暴漲場的東西)並沒有定論。

7，正反物質不對稱問題

物質本身又存在正物質與反物質兩種形式，這裡請勿與暗物質相混淆，暗物質也有其相對應的反物質。反物質具有正物質相反的電荷，正反物質碰在一起會湮滅成能量。如果你跟一個由反物質組成的自己握手（其實不一定是自己啦！只要正反物質互相對應，跟誰握手都行。），你們就會湮滅掉

我們有理由相信在暴漲之後，暴漲場釋放了大量的能量，而這些能量將會轉變成物質和反物質。但是為什麼我們的宇宙幾乎都是正物質而幾乎沒有反物質呢？這就是正反物質不對稱問題。你可能會想，我們不是知道正反物質在一起會湮滅成能量嗎？那麼只有正物質的世界不是正常的么，反物質都被湮滅掉了啊。是的，但我們仍然有理由要考慮它。就算生成的正反物質產生之後都會碰到一起然後湮滅掉，我們也要考慮，為什麼湮滅之後，還多出這麼多正物質，這說明在產生的時候產生正物質的可能性比反物質的可能性要高，那麼是什麼破壞了正反物質產生的這種對稱性的呢？

相應解釋它的理論稱為重子生成(baryogenesis)。這裡的重子自然指正物質的重子. 重子生成最主流的兩種方式是輕子生成(leptogenesis)和電弱重子生成（electroweak baryogenesis）。此處不展開討論了。

8，中微子震蕩。

標準模型中存在三種中微子，電子中微子、繆子中微子、陶子中微子.。它們稱為不同味道的中微子。標準模型中中微子沒有質量，不同味道的中微子不能相互轉化。然而實驗發現，不同味道的中微子可以相互轉化，存在震蕩，如下圖所示

這說明中微子存在質量。這是因為中微子的傳播依賴於其質量，而一個確定質量的中微子未必是確定味道的中微子，同樣一個確定味道的中微子未必是確定質量的中微子。比如，一個電子中微子是一個確定味道的中微子，它是通過特定方式不同質量的中微子的混合，而繆子中微子則是另一種混合方式。這些混合方式在中微子運動過程中會被打亂重組，從而實現不同味道的中微子相互轉化。

然而要解釋中微子的質量比較困難，首先為什麼它如此之小，如今已有多個蹺蹺板機制（seesaw mechanism），它們假定存在很重的右手中微子，而這個右手中微子越重，那麼標準模型中的左手中微子就會越輕，這就是蹺蹺板的含義。第二，質量出現的方式也不確定。一個簡單粗暴的質量項是違反局域規範對稱性的(規範對稱性是一種被認為自然通用的對稱性，說它是神之對稱也不過分。它就是楊振寧和Mills提出來的)，所以我們需要某種方式機制讓它們獲得質量，可以跟粒子物理標準模型一樣，也可以是其它方式，究竟是怎樣的方式，目前還不確定。

9，強CP違反問題(Strong CP problem)

我們的質子中子由夸克構成，而描述夸克的理論叫做量子色動力學（QCD， Quantum chromodynamics）。這些夸克具有被稱之為色的荷，分別被叫做為紅，綠，藍。你們可以想像成賦予一個夸克的色就相當於給一個夸克在某個三維的空間指定一個方向。但這裡的空間並不是我們生活中所在的空間，它被稱為夸克的色空間。夸克在這個色空間里可以轉動，當我們對所有夸克作轉動的時候，我們的物理世界不會發生改變，數學家把這種不改變某個性質的操作稱之為對稱操作。就像如果擺在你面前有一個球，那麼你可以做一些轉動，這個球也會保持不變，因此這個球也具有對稱性。數學家用群來描述對稱。QCD在色空間里所具有的對稱群有一個讓人討厭的名字SU(3)。名字不重要，你只要知道它是色空間里的轉動就行啦。(多處提到色，希望物理學家不會勾起你邪惡的衝動)

由於SU(3)這個對稱性，使得QCD可以存在一個被稱為theta真空的基態。關於這個涉及到QCD基態規範場位型的拓撲結構，還和手征反常有關係。你可以腦補如下酷炫圖片:

總之，這個theta真空的直接體現是在拉格朗日量（物理學家發明的一種可以描述系統動力學的數學概念）中可以出現一項 $heta Ｇ ilde{Ｇ}$ ，這裡的Ｇ是規範場強。這些名詞在這裡也不重要，重要的是我們發現了自然界應當存在一個新的參數 $heta$ ，而 $heta$ 原則上可以取０到2 $pi$ 。但是實驗觀測到 $heta$ 小於 $10^{-10}$ 。這就是強CP違反問題。這裡出現的CP也是一種對稱性，而上面出現在拉格朗日量的那個 $heta Ｇ ilde{Ｇ}$ 則會破壞這個對稱性。這個問題最典型的解釋就讓 $heta$ 動力學化，意思就是讓它不再是一個常數而變成一種動力學的場，這個場就是軸子（axion）場。軸子到現在還沒有被觀測到！

這九個問題就是我心目中的高能領域最大的幾朵烏雲。當然，量子引力這樣的，我覺得不是烏雲吧，只能說是理論家的理想。

諸位物理科學家通過研究成功地把20世紀的兩大烏雲擴大到了整片天空.

有本書叫《物理學的困惑》，裡面第一篇第一章就叫未完成的革命——理論物理學的五大問題。鄭重推薦閱讀。

大致歸納一下：

問題一：將廣義相對論與量子理論結合為一個真正完備的自然理論。也就是所謂的量子引力問題。

我們所在的世界是顯而易見統一的，所以對它的解釋也應當是統一的。而不應當是兩個理論在不同的尺度內對世界進行解釋。

這個並不是說在宏觀低速世界牛頓統治一切而在其他狀況是由廣義相對論和量子理論決定。而是在微觀領域，量子理論忽略了時間和引力。在宇宙和引力中，廣義相對論中世界是連續的，量子力學已經證明世界並不是連續的。因為理論的不完備，導致這兩個理論各自都可以推導出世界上存在有無窮大的物理量，而在物理實驗和觀察中，我們並沒有觀察到無窮大的存在。

問題二：解決量子力學的基礎問題：要麼弄清理論所代表的意義，要麼創立一個新的有意義的理論。

哲學領域有個出發點叫實在論：實在的世界必然獨立於我們而存在。因此，科學描述實在的方法不能以任何基本的方式涉及我們選擇測量什麼，不測量什麼。這個出發點是現代科學思維的基礎，天行有常。這也是薛定諤的貓的悖論，愛因斯坦說上帝老兒還擲骰子說的也是這事兒。當量子力學理論中包含著主觀測量者的時候，我們很難說這個假設是客觀合理的，即使它能夠解釋相當一部分事實。

問題三：確定不同的粒子和力能否統在一個理論並將其解釋為一個單獨的基本作用。

根據經驗和我們對世界統一本質的強烈願望，人類一直在試圖將所有的構造性理論統一簡單化，從電磁的統一，到質子中子夸克論的統一，再到電磁與弱核力的統一。我們應該知道，在這一切的背後，應該有一個更加統一直白的原理構成了這個世界的不同表現。就像以基因突變為基礎的達爾文的進化論能夠解釋所有的生物存在一樣。

問題四：自然是如何選擇量子物理標準模型中的自由常數值的？

這個我不懂。不過應該是這麼個意思：物理的常數都是經過測量得來的，但是這些常數，到底是因為什麼原因，它是這麼大？

問題五：解釋暗物質和暗能量。或者，假如它們不存在，那麼該如何在大尺度上修正引力理論，為什麼修正？更一般地說，為什麼宇宙學標準模型的常數（包括暗能量）具有那樣的數值？

通過觀測到的恆星運行，套上牛頓和相對論，我們就能算出一個星系的質量。同時，通過觀測到的光譜和大小，我們也能算出一個星系的質量。兩者相比，差了十倍。前者是後者的十倍。就目前而言，相對論和牛頓定律已經成功地解釋了一百多萬光年之外的事實。所以這兩個不可能錯，要是錯了的話，咱們還玩蛋呢，趕緊祈禱全知全能的上帝老人家別鬧了唄。

那麼另外的可能就是有大量的東西我們看不到，這玩兒就預測為暗物質和暗能量。反正你得好好解釋這個看不見摸不著只以引力方式存在的東西。

所以高贊答案說得很對，剛開始還倆烏雲，現在就是陰天啊，這麼大的空白存在於理論物理學中，還不好修補，背後到底是啥玩，無數科學家撓破頭都想知道。就算把上帝他老人家算出來都可以的啊。

那兩朵烏雲的時候，是物理理論與哲學完美的契合，只不過實驗結果與物理理論有差。而現在，我們的物理學理論與哲學相差甚遠，物理學現在的理論不足以支持我們在哲學角度從邏輯推導出來的正確事實。然而人類堅信自己的哲學認知是正確的，所以物理學要儘快補上這部分缺憾。

其實沒解決的問題挺多的，但是不同的人看法不一樣，有的人認為只有兩朵，有的認為是多雲天氣..........列一些我知道：

1、宇宙加速膨脹（一說暗能量，但是到底是不是有「暗的」能量，還是其它原因，還不清楚）。

2、星系轉速比按照星系質量（光度估計）計算的速度大（即所謂暗物質，但是到底有沒有「暗的」物質，還是其它原因，還沒有定論。很多實驗室在做暗物質的實驗，至今沒發現）。

3、高溫超導無法解釋。用於解釋低於40K的低溫超導現象的CBS理論無法解釋高於40K溫度的超導現象。我認為這對我們的基本理論提出了很大的挑戰，號稱「什麼都能算」的理論，如果無法解決這種「導電性問題」，說明在電磁力領域我們的理論還存在根本性的缺陷。我覺得還是不要學19世紀末吹牛的好，何況，吹牛的那些人，你們吹的理論沒有一個是你們寫的。下面的問題同理。

4、中微子質量。中微子具有質量是從中微子味會振蕩推導出來的，嚴格的說目前仍然是個假說，因為目前未實際測得中微子質量，質量下限現在被不斷的刷低。如果低到10^-24我覺得可以考慮中微子無質量了，那意味著整個量子理論要做很大的變革。

5、粒子雙電荷問題。 $Delta ^{++}$ 超子具有兩個電荷，目前沒有恰當的理論能說明為什麼，八正道與十重態類似元素周期表，只是列表，電子軌道理論才說明了表為什麼是那樣。

6、說到周期表，周期表上有兩個元素也未有理論能從原理上說明為什麼沒有穩定同位素，即43號元素與61號元素。自然界中它們沒有穩定的同位素。對於超鈾元素這是比較好理解的，但是，43號，原子核太輕了。一種解釋是認為受到臨近元素穩定性的影響。我沒看出來臨近元素應該背這個鍋，它們自己都不知道自己為什麼這麼多穩定兄弟，怎麼能怪它們呢？這只是將問題轉嫁了，變成核子穩定性是否有一個一致的原理性的方程描述（即核結合能方程，能計算多少質子數+中子數是穩定的）？

另，目前預言中的幾個人造元素穩定島並沒有發現，幻數理論可能真的是幻術。

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補充：這個問題引起了評論區的爭論，但是看起來爭論者並不熟悉核物理，只是抱怨我沒吹捧現在的理論有多棒。在這個談「烏雲」的問題下面，我是不能那麼做的。事實上核物理沒解決的問題是非常多的。

I.核結合能目前並沒有原理性的方程可計算，只能用經驗公式（最輕的氘，氚核都算不了），格點QCD在加上一些經驗參數之後可以強算，但是也只能算最輕的氘，氚等輕核了。

II. 核結合能峰值為什麼出現在鐵核附近（ $^{56}_{26}old Fe$ ）目前也沒有恰當的理論能說明為什麼。

III. 重核（如鈾核）裂變時，大概率（98%+）使產生的兩個子核質量比約為1：1.5，這是一個很奇特的現象，因為一般一個物體分裂為兩個都是只遵守動量守恆定律，質量分布則應該是正態分布，大概率質量比應為1:1 。目前沒有任何理論能夠給出有說服力的解釋。如果要給我給列的這些問題的重要性排位，這個我放第一位。這裡沒放第一位，是因為必須照顧部分人的玻璃心。

IV:與上面問題有關的，核裂變增殖係數（造原子彈的核心參數），即裂變後釋放的中子平均數，是無法直接從理論精確計算的。目前用的參數都是各個國家花很大的代價實測的。

V：大概前兩年，核物理上發現了新的現象，一個衰變過程中發現了能量為17MeV的雙光子，這種典型事件被認為是有新粒子產生。沒有任何理論能解釋這個現象，目前灌水的論文非常多。

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7、輕子3代問題。輕子指電子，μ子，τ子及它們相應的中微子。為什麼輕子有3代，且帶電輕子質量相差巨大，目前並沒有理論能夠解釋。

8、耦合常數起源問題，不同力的等級問題。耦合常數起源的問題，是長久以來無法解決的問題。典型的是精細結構常數為什麼約等於1/137,這個問題如此之難，以至於有些人發脾氣認為它不是一個問題，宇宙誕生就這樣，沒有為什麼。費曼稱其為上帝魔數，包利死在它手裡——包利對這個問題念念不忘，臨終的病房正好137號。還有個關於包利死後見上帝的笑話，有興趣可以去查。

還有另一個是引力耦合常數為什麼如此之小（是精細結構常數的10^-40量級），早幾年曾有引力是熵力之說，一度有認為引力不是基本力，但是並沒有人給出這種熵力大小應該在多少量級。

9、引力場中的量子輻射問題。即量子引力問題。有一些半經典理論，但是不論是霍金輻射還是盎魯效應，目前都還沒有證實。實驗證實，粒子在引力場中仍然有量子效應（自由落體之中子仍然遵循不確定性），但是無法計算它受引力影響的量子輻射效應。也沒有測到，甚至沒有人提出靠譜的測量方案，因為不知道量子引力是如何運作的。

10、部分粒子自旋角動量與質量平方成直線關係。早年弦論認為已經解決了它，然而並沒有，特別為這個現象創造的解釋不能運用於其它粒子，也沒有獲得其它新的實驗證據，說明這種解釋是一種湊出來的解釋。

11、物質與反物質的不對稱問題。很奇怪的，宇宙中99%的物質質量由電子和質子提供，為什麼宇宙是以物質為主而不是反物質為主？物質與反物質的生成概率是不是有細微的不同？一些理論認為是這樣的，但是那將意味著質子會衰變，但是經過幾十年的觀測，也沒有發現質子會衰變。

-----------有空補充。

繼續。

12、CPT對稱（電荷C、宇稱P、時間反演T聯合對稱）問題的特殊性，使得其應獨立於上面第11的問題。最早發現CP被破壞是在 $K^0$ 介子上。比較奇怪的是， $K^0$ 介子有很清晰的、獨立的兩種一長一短的壽命。這個問題自發現以來，提出了很多理論。一些人認為CP層次上問題已經解決了，CPT聯合還沒有。

13、重子、核子的反常磁矩問題。輕子的反常磁矩問題利用QED已經較好的解決了，但是對於重子QCD離完全解決這個問題還很遠。最常見的兩個粒子，質子的磁矩是遠遠偏離理論預言的，儘管後來進行了修補，但是過程很不清晰。而中子作為中性粒子本應有0磁矩，然而並不是。大多數物理學家更願意相信這是「多體問題」，而不是夸克模型還存在缺陷。

比較有趣的是，與其它問題類似，我曾見很多人否認這個問題。他們更願意去等待LHC不確定的新現象，也不願意承認在這些問題上也許有事可做。顯然物理學正在受到資本侵蝕，做反常磁矩我敢打賭一毛資金都拉不到的，因此，這個問題當然不存在了！

14、待續

恕我直言，現在物理學界的天空上不只是幾朵烏雲，已經完全是陰天了。

現在從經典物理到量子物理到廣義相對論全?都是烏雲。以前只有經典至少還自洽些，現在越來越不自洽。一堆觀測結果沒解釋，結果弄個暗物質，暗物質不夠再來暗能量，眼瞅著暗能量也不夠，還要加參數，在加下去大象都能爬上牆。微觀世界標準模型參數也是多到爆，但稍微好一點的是有實驗，有預測還要等驗證。

暗物質
暗能量
宇宙暴漲
力的統一
微調問題
測量問題

首推
暗物質
暗能量
其它的還有：
質子自旋
質子是否衰變
夸克色禁閉問題
中微子質量（實驗測量方面）
量子力學基礎，其實也有疑問
…
等待解決的問題很多啊

暗物質，暗能量這些感覺就像以前的以太一樣

有可能是理論錯了，但為了自圓其說，就不停地往裡面加東西進去

湍流應該還沒解決吧，感覺不僅僅是流體力學，各個工程使用的力學都遇到了同樣的問題。

工程上夠用，尤其是依靠計算機模擬，但是很多東西為什麼，不知道

20世紀的兩朵烏雲帶來了相對論和量子力學，但是我們現在不能把這兩個整合到一起，也就是引力的量子化，是一個巨大的問題，而且繞不過去的那種

以前是晴空萬里兩朵烏雲，現在是烏雲密布電閃雷鳴，其實很正常，知道的越多，未知的領域也擴展的越大，想想古人以前覺得地球很大，地球是宇宙的中心，現在發覺地球在宇宙中不過是顆塵埃，宇宙浩瀚無垠，是不是有種無力感

最大的難題就是實驗上如何對宇宙尺度和基本粒子尺度作更精確的觀測和操縱。

理論上我真沒看見多大的難題。等級問題中微子質量問題暗物質暗能量什麼的還不是一把一把的模型等著實驗驗證或排除

無疑是暗物質。

還是那兩塊

一堆微觀標準模型漏洞百出，在外界看來波瀾不驚，完美無缺，其實裡面支離破碎，且看成黎明前的黃昏，還是破殼前的桎梏，未可知。

從認知角度看物理學面臨的困境

近現代物理學的範式是從笛卡爾時代延續而來，基於假設、理論、數學演繹、驗證和同行審議過程。其中最核心的內容是基於實驗的觀察量和及其表示其間關係的各類方程式，從牛頓祖師爺開始，麥克斯韋、玻爾茲曼、愛因斯坦、薛定諤為我們建立「物理規律」體系。

但「物理規律」在認知上本質上是「破缺」的，因為它基於大量測量數據上的「態縮減」為語義網路上的「Paper」，期間丟失了大量信息和相互關係。這導致目前物理學方法獲得的世界認知永遠只是在有效範圍內的「近似」。這非常類似在深度學習領域的數據依賴導致的模型有效性狹窄。其實Mehta, Pankaj, and David J. Schwab. "An exact mapping between the variational renormalization group and deep learning." arXiv preprint arXiv:1410.3831 (2014) 所描述的卷積神經網路可以和變分重整化群可以一一映射，間接的說明了這一點。

有人會說，認為世界是由「規律」支配的，這種「不變性」不是物理學的最基礎假設么，難道認為世界邊緣的運行規律和地球上的規律相同這不是偉大的信念么？問題是世界是否由人類「可認識的不變性」完全支配的，在人類認知過程中的損失是多少，這個並不知道。也就是說如果世界真的存在一個「絕對規律」，那麼和人類可認知規律之間的「差」是多少，現在並不完全知道，而且超出了認知範圍，未來也不會完全知道。（很像廣義的哥德爾不完備定理）

其實物理學家不是沒有意識到這個問題，所謂計算物理的興起就是對於上述損失的部分彌補，將「物理規律」通過計算在時間和空間上重新展開，而重新獲得部分丟失的複雜性。但是由於目前計算理論受困於P/NP問題，任何基於圖靈機、神經網路和量子計算機的計算模擬也是註定是「破缺」的。（當然這不否認計算物理的有效性，相反它在具體應用中極其強大，且不可代替。）

由於上述原理上的困惑，在物理學、數學和計算能力綜系的範式獲得突破性以前，物理天空中的陰雲隨著探索範圍和深度的擴大，會越來越多的。不過按照上述分析，就算有效新範式出來也就是清朗幾天，之後有之後的新問題。

暗物質和暗能量是20世紀

21世紀那是火牆問題

樓上灌水的不妨先看下日期

我個人覺得，如果慣性質量一定是希格斯場賦予，那狹義相對論所需的慣性質量是無限的，希格斯場有嗎？當然，希格斯場可能只是一種太極，我喂一顆球多少動能，它就轉化成多少慣能，阻止球飛到光速，但我的球還在動，沒有慢呀。請問，能量還有守恆嗎？那增加從哪來？希格斯場喂的不是？所以咯，希格斯場有無限慣能嘛。無限能量真的存在嗎？本世紀第一大難題。

對了，補充一下，相對論中的質量，不論狹義廣義，都是慣性質量，因為引力質量是不變的。否則，脈衝星自轉近光速時，會自己變成黑洞的。所以，希格斯場看你有多少質量，而決定賦予你多少慣性質量時，看的不是引力質量，而是……慣性質量，你懂的。

再補一個，希格斯場既然不賦予引力質量，那希格斯玻色子是否帶有引力質量？若是，希格斯場能生成引力質量，卻不賦予引力質量，十分特殊，有待考察；若非，慣性質量決定粒子衰變，而近光速粒子必加速衰變，否則粒子數必須增加，以解釋慣性質量增加。這裡，如何斷是非才是關鍵。

好了，挖的坑夠多了，到此為止吧。

不好意思，聰明的人太多，加速近光速時，粒子數按比例增加，而減速時，粒子數按比例減少，令很多人無法接受，因為太奇妙了。所以，還是考慮希格斯場如何產生引力質量吧，畢竟希格斯玻色子會衰變的。順便一提，奇妙不代表錯誤，能接受事實是一種勇氣，開玩笑的。

以前是倆朵烏雲。

現在是多雲到陰，甚至內心還有一點想要下雨。