9 Misteri Yang Belum Terpecahkan Dalam Ilmu Fisika

Pada tahun 1900, seorang fisikawan Inggris bernama Lord Kelvin mengatakan, "Tidak ada yang baru untuk ditemukan dalam fisika sekarang, Semua yang tersisa adalah pengukuran..". Dalam tiga dekade, mekanika kuantum dan teori relativitas Einstein telah merevolusi keadaan di lapangan. 

Hari ini, tidak ada fisikawan yang berani menegaskan bahwa pengetahuan fisik kita tentang alam semesta hampir selesai. Sebaliknya, setiap penemuan baru tampaknya untuk membuka pertanyaan fisika lebih dalam. Berikut adalah 9 misteri yang belum terpecahkan dalam ilmu fisika.

1. Dark Energy

Meskipun gravitasi menarik ke dalam pada ruang-waktu, gravitasi itu terus berkembang lebih cepat dan lebih cepat lagi. Untuk menjelaskan hal ini, astrofisikawan telah mengusulkan "agen" yang tidak terlihat yang bergerak melawan gravitasi dengan mendorong ruang-waktu keluar. Mereka menyebutnya energi gelap (Dark Energy). Dalam model yang paling bisa diterima secara luas dari energi gelap adalah properti yang melekat pada ruang itu sendiri, yang memiliki "tekanan negatif" untuk mengemudikan ruang secara terpisah. 

Berdasarkan pengamatan tingkat ekspansi, para ilmuwan tahu bahwa jumlah dari semua energi gelap harus membuat lebih dari 70% dari total isi alam semesta. Tapi tidak ada yang tahu bagaimana mencarinya. Para peneliti terbaik telah mampu melakukan penelitian dalam beberapa tahun terakhir, dan hasilnya adalah kecil kemungkinan dimana energi gelap mungkin bersembunyi.

2. Dark Matter

Terbukti, sekitar 84 persen dari materi di alam semesta tidak menyerap atau memancarkan cahaya. Materi gelap (Dark Matter) tidak dapat dilihat secara langsung, dan itu belum terdeteksi dengan cara tidak langsung. Sebaliknya, keberadaan materi gelap dan sifat yang disimpulkan dari efek gravitasi pada materi yang terlihat, radiasi dan struktur alam semesta. Zat gelap ini diduga menyerap pinggiran galaksi, dan dapat terdiri dari partikel masif yang berinteraksi lemah. 

Di seluruh dunia, ada beberapa detektor pada mencari materi gelap. Tapi sejauh ini, tidak satupun yang telah ditemukan. Satu studi baru menunjukkan bahwa materi gelap mungkin membentuk aliran halus di seluruh alam semesta, dan bahwa aliran tersebut mungkin memancar keluar dari Bumi seperti rambut.

3. Arrow of Time

Waktu bergerak maju karena properti dari alam semesta yang disebut "entropi". Kira-kira didefinisikan sebagai tingkat gangguan, hanya meningkatkan, dan sehingga tidak ada cara untuk membalikkan kenaikan entropi setelah itu telah terjadi. Fakta bahwa entropi meningkat adalah adanya pengaturan lebih teratur oleh partikel daripada ada yang memerintahkan pengaturan, dan agar hal-hal berubah, mereka cenderung bergerak acak. 

Tetapi pertanyaan mendasar di sini adalah, mengapa entropi begitu rendah di masa lalu? Dengan kata lain, mengapa alam semesta jadi seakan memerintahkan pada awalnya, ketika sejumlah besar energi berdesakan bersama-sama dalam ruang yang kecil?

4. Parallel Universe

Data astrofisika menunjukkan ruang-waktu mungkin "datar", daripada melengkung. Dengan demikian anggapan tersebut bisa saja berlangsung selamanya. Jika demikian, maka wilayah tersebut dapat kita lihat (yang kita anggap sebagai "alam semesta"). Pada saat yang sama, hukum mekanika kuantum mendikte bahwa hanya ada jumlah terbatas kemungkinan konfigurasi partikel dalam setiap patch kosmik (10 x 10 ^ 122 kemungkinan yang berbeda). Jadi, dengan jumlah tak terbatas patch kosmik, pengaturan partikel dalam diri mereka dipaksa untuk mengulang berkali-kali. Ini berarti ada jauh lebih banyak alam semesta paralel. 

Patch kosmik persis sama seperti kita (yang berisi seseorang persis seperti Anda), serta patch yang berbeda dengan posisi hanya satu partikel, patch yang berbeda dengan posisi dua partikel ', dan begitu seterusnya sampai ke patch yang sama sekali berbeda dari kita. Apakah ada sesuatu yang salah dengan logika itu, atau hasil yang aneh yang benar? Dan jika itu benar, bagaimana mungkin kita pernah mendeteksi keberadaan alam semesta paralel?

5. Antimatter

Antimateri, sebenarnya adalah pertanyaan mengapa sesuatu ada. Yang satu mengasumsikan alam semesta akan memperlakukan materi dan antimateri simetris, dan dengan demikian itu, pada saat Big Bang, jumlah yang sama dari materi dan antimateri harus dihasilkan. Tapi kalau itu yang terjadi, akan menjadi pemusnahan total kedua. Proton akan dibatalkan dengan antiproton, elektron dengan anti-elektron (positron), neutron dengan antineutron, dan sebagainya. Meninggalkan lautan membosankan foton di bentangan sebuah matterless.  

6. Fate of Universe

Nasib alam semesta sangat tergantung pada faktor "nilai yang tidak diketahui" dan dikenal dengan Ω, ukuran densitas materi dan energi di seluruh kosmos. Jika Ω > 1, maka ruang-waktu akan "tertutup" seperti permukaan sebuah bola besar. Jika tidak ada energi gelap, alam semesta seperti akhirnya akan berhenti berkembang akhirnya runtuh ke dalam dirinya sendiri. Jika alam semesta adalah tertutup tapi ada energi gelap , alam semesta bola akan berkembang selamanya.

7. Measurement of Wavefunction

Dalam dunia elektron, foton dan partikel fundamental lainnya, mekanika kuantum adalah hukum. Partikel tidak berperilaku seperti bola kecil, melainkan seperti gelombang yang tersebar di area yang luas. Setiap partikel dijelaskan oleh "fungsi gelombang" atau distribusi probabilitas, yang menceritakan dimana lokasinya, berapa kecepatannya, dan sifat-sifat lain yang lebih mungkin. 

Partikel sebenarnya memiliki rentang nilai untuk semua properti, sampai Anda eksperimental mengukur salah satu dari mereka - lokasi , misalnya - di mana titik fungsi gelombang partikel " runtuh " dan mengadopsi hanya satu lokasi .

8. Is String Theory Right?

Ketika fisikawan menganggap semua partikel elementer 1-D, atau "string" yang masing-masing bergetar pada frekuensi yang berbeda, fisika menjadi jauh lebih mudah. Teori string memungkinkan fisikawan untuk mendamaikan hukum yang mengatur partikel, disebut mekanika kuantum, dengan undang-undang yang mengatur ruang-waktu, yang disebut relativitas umum, dan untuk menyatukan empat gaya fundamental alam ke dalam kerangka tunggal. 

Tapi masalahnya adalah, teori string hanya dapat bekerja di alam semesta dengan 10 atau 11 dimensi. Tidak ada cara yang mungkin untuk mendeteksi sesuatu yang kecil, sehingga tidak ada cara yang dikenal untuk eksperimen validasi atau membatalkan teori string.

9. Order of Chaos

Fisikawan tidak bisa persis memecahkan set persamaan yang menggambarkan perilaku cairan, dari air ke udara untuk semua cairan lainnya dan gas. Bahkan, tidak diketahui apakah solusi umum yang disebut persamaan Navier - Stokes bahkan ada, atau jika ada solusi, apakah itu menggambarkan cairan di mana-mana, atau berisi inheren poin diketahui disebut singularitas. 

Sebagai akibatnya, sifat chaos tidak dipahami dengan baik. Fisikawan dan matematikawan heran, mengapa cuaca hanya sulit diprediksi, atau inheren tidak terduga? Apakah turbulensi melampaui deskripsi matematis, atau apakah itu semua masuk akal ketika Anda mengatasi hal itu dengan matematika yang benar?