3、 现代量子力学的几个疑难问题汇总
当今物理学界7个悬而未决的难题
1、什么是暗能量？紫外可见光谱的图像展示了遥远的宇宙，图上的星系正以超过光速的速度加速远离我们。
但是重力的作用是向内部拉的，为什么星系会远离我们？为了解释这一点，天体物理学家提出了一种无形的媒介，通过将时空分开来抵消重力，他们称之为暗能量。
在最被广泛接受的暗能量模型中，它是一个“宇宙常数”，是空间本身的固有属性，它有“负压力”将空间分开。
随着空间的膨胀，更多的空间被创造出来，并随之产生更多的暗能量。
根据观测到的膨胀率，科学家们知道，所有暗能量的总和必须占宇宙总含量的70%以上。
但是没有人知道如何去寻找它，因为暗能量并不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测2、什么是暗物质？据研究，宇宙中大约84%的物质不能吸收也不能发出光线，这种物质被称为“暗物质”，它们既不能直接被看到，也不能被间接的方法检测到。
与暗能量相似，暗物质的存在和性质是根据它对可见物质、辐射和宇宙结构的引力作用来推断出来的。
这种神秘的物质被认为弥漫在星系的外围，可能由“弱相互作用的大粒子（WIMP）”组成。
在世界范围内，有几个探测器在寻找暗物质，但到目前为止还没有发现。
3、为什么会有时间轴？为什么时间会一直持续向前推移？因为宇宙的一个属性叫做“熵”，大致定义为无序程度，只会增加，所以在发生熵变之后，就没有办法逆转熵的上升。
熵增加的事实是一个逻辑问题：粒子的无序排列比有序的排列要多，所以当事物发生变化时，它们往往会陷入混乱。
以此推测，宇宙之初物质应该是高度有序的，之后越来越混乱。
但这里的基本问题是，为什么过去的熵如此之低？换一种方式，为什么宇宙一开始，有大量的能量被挤在一个小空间里的时候就如此有序？4、平行宇宙存在吗？天体物理数据表明，时空可能是“平的”，而不是弯曲的，而且它会永远持续下去。
如果是这样的话，那么我们所能看到的区域（我们认为是“宇宙”）只是一个无限大的被拼接的多元宇宙中的一个“补丁”。
与此同时，量子力学认为，在每个补丁中只能容纳有限数量的粒子（10^10^122个不同的可能性）。
3、现代量子力学的几个疑难问题
现代量子力学的几个疑难问题核子的结构也不清楚。
为什么氦核如此稳定？为什么铀238非常稳定，而铀235却是裂变的？为什么中子的寿命只有十几分钟，可是和质子结合在一起形成原子核以后就可以稳定了？为什么粒子的寿命相差几十个数量级？为什么物质的导电率相差几十个数量级？射电类星体到底是什么东西?1、高压物理实验：发现许多物质（包括单质、化合物）在超高压力作用下电阻要随之减小。
例如，中国科学院物理研究所鲍忠兴等人所做的非晶碳电阻的压力效应实验, 在咼压物理实验中对非晶碳样品进行了多次电阻随压力变化的实验测量，非晶碳样品在2GPa内电阻发生较大变化，在2GPa时，其电阻值减小72%在2〜4GPa以内，电阻值随压力增加继续减小，在4GPa时，电阻值减小83%而在4GPa以后，电阻随压力增加变化很小。
旧量子论和旧量子力学是不能解释的。
【312.阿佛加德罗常数的测定：即阿佛加德罗常数定律：在相同的温度与压强下，相等容积所含任何气体的分子数（摩尔数）相等。
并且多次物理实验证明是正确的。
即在理想气体状下，任何气体的一摩尔体积内所含的分子数都等于 6.022045 X 1023 mol二。
理想气体是对实际气体的简化，它要求分子间除碰撞外没有能量耦合，这使得系统的内能严格地等于各分子动能的总和。
当实际气体密度足够小时，它的行为接近理想气体，可以把压强趋于零的实际气体当作理想气体来处理。
【4】为什么不同元素气体分子的体积在压强趋于零时其体积趋于一个相等的常数？即为什么任何理想气体分子体积膨胀量相等, 并且是一个常数？如何从本质上解释，需要理论突破。
4 、物质的热膨胀、冷收缩的实质问题：传统理论认为, 物体的状态方程，在压强不变条件下气体的体积随温度升高而增加；对于液体和固体, 在平衡位置附近作热振动的粒子间的平均距离随温度而改变，温度越高，距离越大。
以上解释, 只算得上是一种维象理论，尚未涉及热胀冷缩的本质。
这种理论无法回答，当物体（分子）热膨胀的时候，其原子的体积是收缩或是膨胀；当物体（分子）冷收缩的时候，也不能回答其原子的体积是膨胀或是收缩。
量子力学五大未解之谜
量子力学五大未解之谜量子力学是物理学的基础理论之一，它诞生于20世纪初。
虽然近百年的研究使得量子力学在科学和技术方面取得了众多成就，但是这个理论本身仍然存在着很多未解之谜。
下面将介绍量子力学的五大未解之谜。
1. 波粒二象性波粒二象性是量子力学的基本特征之一。
在实验中，有些粒子表现出来是粒子一样的，有些表现出来是波一样的，甚至还有一些既表现出来是粒子一样的，又表现出来是波一样的。
这种波粒二象性是量子力学无法解释的问题之一。
目前的解释理论是布洛赫理论，它是将波粒二象性看作是粒子在晶体中移动方式的一种特殊现象。
2. 不可切割性和量子纠缠量子纠缠是指两个粒子之间的相互作用导致它们之间的状态互相依存。
例如，对于用量子力学描述的两个粒子，如果对其中一个进行测量，那么另一个粒子的状态会立即发生改变，即使它们之间的距离很远，甚至是遥远的。
这种现象被称为不可切割性和量子纠缠。
在量子力学中，不可切割性是指量子物理量不能被仅仅拆分成多个独立变量来描述，而必须描述为整体。
但是，我们仍然无法解释两个相互挂钩的粒子之间是如何传递信息的。
3. 黑体辐射和紫外灾难黑体辐射是指由于温度而引起的物体发出的电磁辐射。
这种辐射是一种连续的光谱，包含了所有波长的光。
但是，根据经典理论，根据光的波动模型，黑体辐射应该会无限制增加。
这种情况被称作紫外灾难。
在20世纪初，普朗克提出了能量量子化的假设，即辐射能只能以几个固定值的形式释放。
这种量子化假设为量子力学的发展提供了基础，但是目前仍未找到完美的理论来解决黑体辐射和紫外灾难。
4. 量子测量问题在量子力学中，只有在进行测量时，粒子的位置和速度才能被确定。
然而，测量粒子的位置或速度会引起粒子状态的坍缩，从而无法得到完整的信息。
这个问题被称为量子测量问题。
尽管它在很多实验中被高度重视，但目前仍无法找到一种理论来解决这个问题。
5. 量子重力量子重力是量子力学和广义相对论的结合。
相对论解释万有引力引起物质弯曲的现象，而量子力学解释了微观领域中的粒子运动。
物理学专业考研复习资料量子力学重难点解析
物理学专业考研复习资料量子力学重难点解析物理学专业考研复习资料：量子力学重难点解析量子力学是现代物理学的基石之一，也是物理学专业考研中的重要科目。
掌握量子力学的基本原理和重难点是考研复习的关键。
本文将针对量子力学考研的重难点进行解析，希望能够帮助考生更好地备考。
一、波粒二象性及波函数波粒二象性是量子力学的核心概念之一。
在量子力学中，粒子既具有粒子性带电荷，也具有波动性。
对于微观粒子，无法同时确定其粒子位置和动量，这体现了不确定性原理。
在考研复习中，需要理解和掌握波粒二象性的基本概念，如德布罗意假说和波粒对应关系等。
波函数是描述量子力学体系的基本工具，它可以用来计算各种物理量的期望值。
在考研复习中，需要熟悉波函数的表示形式、归一化条件以及波函数的解释等内容。
此外，还要了解波函数的复性质和相位因子的影响。
二、量子力学中的算符和测量算符是量子力学中非常重要的概念，用来描述各种物理量。
在考研复习中，需要了解常见算符的定义和性质，如位置算符、动量算符和角动量算符等。
此外，还要熟悉算符的本征值和本征函数，并能够运用算符进行计算。
测量是量子力学中另一个重要的概念，用来描述对量子力学体系进行观测的过程。
在考研复习中，需要理解测量对波函数的坍缩和测量结果的统计性质。
同时，还应了解不可约性原理和干涉现象在测量中的应用。
三、量子力学中的定态和定态方程定态是量子力学中一种非常重要的数学抽象，用来描述处于某一能量状态的粒子体系。
在考研复习中，需要理解定态波函数和定态方程的概念，如定态薛定谔方程等。
此外，还要了解定态能量的取值和定态波函数的特点。
定态方程是量子力学中的基本方程之一，可以用来求解粒子的波函数和能级。
在考研复习中，需要熟悉定态方程的求解方法，如无限深势阱、简谐振子和氢原子等模型的定态方程求解。
四、量子力学中的角动量角动量是量子力学中的重要物理量，也是考研复习的难点之一。
在考研复习中，需要了解轨道角动量和自旋角动量的定义和性质。
量子力学实验中的难点总结
量子力学实验中的难点总结量子力学是描述微观世界的一门物理学理论。
自从量子理论提出以来，科学家们通过实验不断验证其可靠性和准确性。
然而，在量子力学实验中，往往存在着一些难点和挑战，这些难点不仅限于实验装置的复杂性，还涉及到理论解释和结果解读等方面。
本文将就量子力学实验中的难点进行总结和分析。
首先，量子干涉是量子力学实验中常见的现象，也是实验中的一个重要难点。
干涉现象通常表现为在两个相干波之间产生明暗相间的条纹图案。
然而，由于量子系统的特殊性，例如粒子的波粒二象性、不确定性原理等，使得实验中的干涉现象更加复杂和难以解释。
特别是当涉及到多粒子干涉和长时间的干涉实验时，实验结果的解释将变得更为棘手。
其次，量子纠缠也是量子力学实验中的一个重要研究课题，并且也是一个难点。
量子纠缠描述的是处于纠缠态的两个或多个粒子之间存在着密切的相互关联，即使它们之间的距离很远，它们的测量结果仍然是相互关联的。
然而，由于量子纠缠的非经典性质和独特的统计规律，研究者需要面对实验条件的限制和理论解释上的挑战。
实验设计和技术手段的提升，对于量子纠缠的实验验证起到了重要的作用，但是仍然存在一些未解决的问题。
另外，量子测量也是量子力学实验中的难点之一。
量子测量包括对量子系统进行位置测量、动量测量、自旋测量等。
然而，由于量子系统的不确定性原理，例如位置和动量不能同时确定等，使得在测量过程中往往存在着系统的扰动和干扰，使得测量结果不完全准确和可靠。
此外，量子系统的态叠加和叠乘原理也给测量带来了困难，尤其是在多粒子系统的测量过程中。
最后，实验结果的解释与理论模型之间的匹配问题也是一个重要的难点。
量子力学提供了描述量子系统的理论模型，然而理论模型与实验结果之间的匹配往往是一项艰巨的任务。
实验结果往往以统计的形式呈现，而理论模型需要给出精确的定量预测。
因此，科学家们在解释和理解实验结果时需要进行理论模型的修正和改进，以更好地解释实验结果。
综上所述，量子力学实验中存在着一些难点和挑战，这些难点不仅仅是实验装置的复杂性，还涉及到理论解释和结果解读等方面。
量子力学相关问题
量子力学相关问题
量子力学是物理学中的一个重要分支，它研究的是微观物质世界中的现象。
这个领域涉及到很多重要的问题，例如：
1. 什么是波粒二象性？
2. 什么是波函数？它如何描述粒子的状态？
3. 什么是测量？测量如何影响粒子的状态？
4. 什么是不确定性原理？它与测量有什么关系？
5. 什么是量子纠缠？它如何影响粒子之间的相互作用？
6. 什么是量子隧道效应？它有什么实际应用？
7. 什么是量子计算？它有什么优势和挑战？
以上问题只是量子力学研究中的一小部分，但它们都是非常重要的问题。
我们对这些问题的研究不仅有助于理解微观物质世界中的现象，也有可能为未来的科技发展提供新的思路和方向。
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量子力学中的常见问题解答与思考
量子力学中的常见问题解答与思考近几十年来，量子力学已经成为了物理学的基石之一。
它的发现和发展为我们解释了微观世界的奇妙现象，包括粒子的叠加态、量子纠缠和测量问题等。
然而，尽管量子力学已经广泛应用于科学和技术领域，仍然存在着一些常见问题和困惑。
本文将解答一些常见的问题，并提供一些对量子力学的思考。
问：什么是量子力学？答：量子力学是一门研究微观领域的物理学理论，它描述了微观粒子的行为和性质。
与经典力学不同，量子力学认为微观粒子的性质具有波粒二象性，即既可以表现为粒子也可以表现为波动。
量子力学的公式和理论描述了微观粒子的能量、动量、角动量等物理量的本质和变化规律。
问：什么是粒子的叠加态？答：在量子力学中，粒子的叠加态是指它可以同时处于多个状态的线性叠加态。
例如，一个电子可以同时处于自旋向上和自旋向下的状态。
直到我们对其进行测量时，它才会选择其中的一个状态。
这种叠加态的存在引起了许多哲学上的争议和思考，例如著名的薛定谔猫思想实验。
问：什么是量子纠缠？答：量子纠缠是指两个或多个微观粒子之间存在一种特殊的关联关系。
这种关联关系是非局域的，即它不受空间距离的限制。
当两个粒子处于纠缠态时，它们的状态是相互关联的。
当我们对一个粒子进行测量，另一个粒子的状态也会立即发生变化，即使它们之间的距离很远。
这一现象被爱因斯坦称为“鬼魅般的遥远作用”。
问：量子力学中的测量问题指的是什么？答：量子力学中的测量问题是指当我们对粒子进行测量时，其状态会发生怎样的变化。
根据量子力学的原理，测量结果是不确定的，只能给出一定的概率。
测量问题涉及到波函数坍缩的概念，即在测量之后，粒子的状态会突然塌缩到一个确定的状态。
这一概念引发了一系列的哲学和解释上的争论，例如哥本哈根解释和多世界诠释。
问：量子力学对我们日常生活有什么影响？答：尽管量子力学是一门微观物理学理论，它却在许多科学和技术领域产生了深远的影响。
例如，量子力学在电子学、计算机科学和通信技术中的应用已经变得不可或缺。
量子科技技术使用中常见问题
量子科技技术使用中常见问题在当今科技飞速发展的时代，量子科技技术正逐渐成为关注的热点领域。
然而，由于其复杂性和新颖性，人们对于量子科技技术的了解相对有限，从而导致了一些常见问题的出现。
本文将就量子科技技术使用中的常见问题进行探讨，并提供相应的解答，希望能对读者有效解决疑惑。
问题一：量子科技技术的定义是什么？量子科技技术是以量子力学为基础的科技领域，利用量子现象进行信息处理和通信以及其他领域的开发。
在过去的几十年里，随着量子力学的发展和实验技术的改进，人类开始探索和利用量子效应，从而开发出一系列的量子科技研究，如量子计算、量子通信、量子传感和量子模拟等。
问题二：量子科技技术的应用领域有哪些？量子科技技术具有广泛的应用前景，涵盖了多个领域。
其中，最为重要的应用领域包括量子计算、量子通信和量子传感。
1、量子计算：量子计算是基于量子力学的计算模型，利用量子叠加态和量子纠缠等特性，可以在某些特定情况下实现比经典计算更高效的计算能力。
目前，量子计算已经成为了一个热门领域，吸引了众多科研机构和企业的关注，研究者们希望通过量子计算解决一些经典计算难题，例如大数据处理、密码学和材料模拟等。
2、量子通信：量子通信是一种基于量子力学的安全通信方式，利用量子纠缠的特性来实现信息的传输和加密。
相对于传统的加密方式，量子通信具有更高的安全性，难以被破解和窃取。
目前，量子通信已经开始在一些实际应用场景中得到试验性的应用，例如量子密钥分发和量子隐形传态等。
3、量子传感：量子传感是利用量子效应进行高精度测量的技术。
量子传感的关键是利用量子纠缠和量子干涉的特性来提高传感器的测量精度，已经在多个领域取得了很好的应用效果。
例如，在地质勘探领域，利用量子传感可以有效地检测地下油气储层；在生物医药领域，量子传感能够提供更精确的诊断结果和治疗方案。
问题三：量子科技技术在实际应用中遇到的问题有哪些？虽然量子科技技术在理论上具有巨大的潜力，但在实际应用中仍然面临一些技术障碍。
量子力学相关问题
量子力学相关问题
量子力学是一门研究微观世界中物质与能量相互作用的物理学科。
在量子力学中，存在许多令人困惑的概念和现象，以下是一些与量子力学相关的问题：
1. 什么是量子态？
量子态是描述量子系统状态的概念。
在量子力学中，物质的状态不像在经典物理学中那样具有确定的属性。
相反，一个物体的状态由其波函数描述，波函数是一个复数函数，它包含有关物体位置、速度和能量等量的信息。
2. 什么是波粒二象性？
波粒二象性是指物质具有同时表现出波动和粒子性质的特性。
在某些实验中，物质会表现出像粒子一样的行为，而在其他实验中，它们则表现出像波一样的行为。
这种现象被称为波粒二象性。
3. 什么是量子纠缠？
量子纠缠是指在量子力学中，两个或多个粒子之间存在一种特殊的关系，即它们的状态是相互依存的。
如果两个粒子处于纠缠状态，那么改变其中一个粒子的状态会立即影响另一个粒子的状态。
4. 什么是量子隧穿效应？
量子隧穿效应是指量子粒子穿过高势垒的现象。
在经典物理学中，如果一个粒子没有足够的能量，就无法通过高势垒。
但是，在量子力学中，粒子可以通过“隧道”穿过高势垒，即使它们的能量比高势垒低。
5. 什么是测量问题？
测量问题是指在量子力学中，测量一个粒子的状态会导致其状态塌缩的现象。
换句话说，当一个粒子被测量时，其波函数会塌缩成一个确定的状态，从而改变了它的量子态。
这个现象一直是量子力学中最困扰人的问题之一。
这些问题只是量子力学中的一小部分，但它们展示了量子力学中的一些令人惊奇的概念和现象。
量子力学难点题目解析与解决方法
量子力学难点题目解析与解决方法量子力学是一门复杂而抽象的物理学科，其研究对象是微观领域的粒子和它们之间的相互作用。
由于其深奥的理论和独特的数学表达方式，许多人在学习和应用量子力学时遇到了困难。
本文将分析常见的量子力学难点，并提供解析和解决的方法。
一、波粒二象性波粒二象性是量子力学的核心概念之一。
它指出微观粒子既具有粒子的特征，又具有波动的特征。
这一概念常常让人感到迷惑，因为在日常生活中我们很少观察到这种现象。
解决这一问题的方法是通过实验验证波粒二象性，例如双缝干涉实验和光电效应实验。
通过这些实验，我们可以亲身体验到量子粒子的行为与波动性质。
二、不确定原理不确定原理是量子力学的另一个重要概念。
它表明我们无法同时准确测量一个粒子的位置和动量，或者一个粒子的能量和时间。
这与经典物理学的观念相悖，因为在经典物理学中我们可以准确地预测物体的状态。
要解决这一问题，我们需要接受不确定原理，并学会利用概率的概念来描述量子系统的性质。
通过进行量子力学的数学推导和计算，我们可以得到一系列可能的结果，并通过统计方法来估计最终的测量值。
三、量子叠加态和纠缠态量子叠加态和纠缠态是量子力学中最令人困惑的概念之一。
量子叠加态指的是一个粒子处于多个状态的叠加状态，而纠缠态则指的是两个或多个粒子之间存在一种特殊的联结关系。
这些概念与我们熟悉的经典物理学中的状态描述方式不同，因此往往难以理解。
解决这一问题的方法是通过数学工具，例如矩阵和张量的运算，来描述和计算量子系统的状态。
同时，通过实践和实验，我们可以观察到叠加态和纠缠态所展现出的奇特现象，从而更好地理解这些概念。
四、量子力学方程和算符量子力学方程和算符是量子力学中的核心工具。
它们通过数学表达方式描述了量子系统的演化和性质。
然而，对于初学者来说，这些方程和算符的符号和操作往往令人困惑。
为了解决这一问题，我们需要系统地学习量子力学的数学基础，包括线性代数和微积分。
通过掌握这些数学知识，我们可以更好地理解和应用量子力学方程和算符。
量子力学实验中常见问题解答
量子力学实验中常见问题解答量子力学是一门研究微观世界的科学，它描述了微观粒子的性质和相互关系。
在量子力学的实验中，我们常常会遇到一些问题和困惑。
本文将解答一些量子力学实验中常见的问题，帮助读者更好地理解量子力学。
问题一：什么是量子？答：量子是指在量子力学中描述微观粒子状态和相互作用的基本单位。
在经典物理中，我们通常关注的是连续值，如质量、速度和能量等。
而在量子力学中，粒子的状态和属性是以离散的量子数来描述的，这些量子数称为量子。
量子数可以是整数，也可以是半整数，它们决定了粒子的能量、角动量等特性。
问题二：什么是量子叠加态？答：量子叠加态是量子力学中的一个基本概念。
它是指一个系统可以同时处于多个状态的叠加，而不仅仅是单一状态。
例如，一个粒子既可以是自旋向上，也可以是自旋向下，它们可以同时出现在叠加态中。
在进行观测之前，粒子处于这种叠加态，观测结果会塌缩为一个确定的状态。
问题三：为什么量子力学的结果具有概率性？答：量子力学中的概率性是由波函数的性质决定的。
波函数是描述粒子状态的数学函数，它包含了粒子的全部信息。
根据量子力学原理，粒子的状态可以通过波函数的值来表示。
而波函数的演化是通过薛定谔方程描述的，它是一个复杂的微分方程。
当我们对粒子进行观测时，波函数会塌缩为某个确定的状态，具体的结果是随机的，服从概率分布。
问题四：什么是量子纠缠？答：量子纠缠是量子力学中一种非常特殊的相互作用现象。
当两个量子系统处于纠缠态时，它们的状态是相互关联的，无论它们之间存在多远的距离。
纠缠可以发生在粒子的各种属性之间，如自旋、位置等。
当一个粒子处于纠缠态时，它的状态无法单独描述，只有考虑整个系统的波函数才能完全描述其行为。
问题五：量子隧穿是什么？答：量子隧穿是指量子粒子突破势垒的现象。
在经典物理中，当粒子遇到高势垒时，它们会被完全反射。
但在量子力学中，粒子具有波粒二象性，它们可以通过势垒的无限高处，出现在势垒的另一侧。
这是因为量子粒子的波函数在势垒两侧都不为零，使得一部分粒子概率波通过势垒。
量子力学中的关键问题研究
量子力学中的关键问题研究量子力学是一门研究物质和能量特性的学科，它的出现改变了我们对世界的认识。
自从哈耳在1900年提出能量量子化观念后，对于物质和能量相互作用的理论研究就逐渐以实验结果为基础，形成了现代的量子力学。
然而，对于量子世界的特性，在理论人类心中依然充满了神秘色彩，激起了科学家们对于揭示它秘密的热情。
本文将从三个方面，分析当前量子力学研究的三个关键问题：量子态的制备和探测、量子密钥分发、量子计算等。
一、量子态的制备和探测量子态的制备和探测是量子力学研究中的最基础问题。
对一个系统的量子态进行制备和探测，是整个计算机基础及量子通信的基石。
当我们要对一个量子态进行测量时，如何使该量子态处在测量基中以便观察到它的特性，是这个问题的关键。
在实际操作中，我们必须用制备纯量子态、运动非常缓慢的方法将这个量子态置于测量基的态之一，并在适当的时间内对其进行探测。
然而，测量过程常常会破坏测量之前量子态的信息，这实际上就是所谓干扰的问题。
因此，如何在测量中保证量子态不因测量而失去信息，是当前研究的热点问题之一。
目前研究的方法主要有超导量子比特、单光子量子比特、离子阱量子比特等。
二、量子密钥分发量子密钥分发是一种通过量子态发送信息的加密机制。
量子态的随机性使得其所编码的信息无法被复制，同时可以发现窃听。
在量子通信中，“窃听者”虽然可以对传输的量子态进行测量，但会干扰到原有的量子态，并且测量的结果不同。
这样，当双方之间有量子态传递时，双方可以通过校验信息的完整性，检测出“窃听者”的存在，从而达到保护信息的目的。
目前研究中，量子密钥分发已经被成功地应用于银行网络、电子计算机中的数据传输领域等。
三、量子计算量子计算是一种基于量子力学规律思路的计算思想。
传统的计算方式是运用二进制“0”和“1”两种状态的电子完成信息的存储和操作。
而量子计算的计算单位——量子比特，可以处于“0”和“1”两种状态之间，这种能同时显现多种状态的能力被称为叠加态。
量子力学中的若干问题
量子力学中的若干问题量子力学是描述微观世界中粒子行为的一种物理理论，它以其奇特的性质和不同于经典物理的描述方式而备受关注。
然而，尽管量子力学已经发展了近一个世纪，但仍然存在一些令科学家困惑的问题。
本文就量子力学中的若干问题展开讨论。
首先，量子力学中的测量问题一直是备受争议的焦点。
根据量子力学的传统观点，测量会引起系统的崩溃，使结果变得确定。
这意味着在测量之前，粒子处于一个模糊的状态中，只有在测量时，才能得到粒子的确定性结果。
这种观点常被称为“波函数崩溃”。
然而，这一观点难以解释为何测量的结果总是离散的，而不是连续的。
而基于一些新的观点，如多世界诠释和相对论性量子力学，测量并不会引起系统的崩溃，而是导致了不同可能性的分支。
其次，量子纠缠问题也是量子力学中的一个重要难题。
量子纠缠是指当两个或多个粒子之间发生相互作用后，它们会成为一个整体，不论它们之间有多远的距离。
即使在宇宙中两个纠缠粒子相隔遥远，它们的状态仍然是相互关联的。
量子纠缠对于量子通信和量子计算具有重要意义，但其背后的机制至今仍不为人所知。
这引发了许多关于量子纠缠的深入研究，尝试揭示其原理和应用。
另外，隐含变量理论的问题也是量子力学中备受争议的话题之一。
隐含变量理论是一种试图解释量子力学中概率性结果的理论，认为在量子力学背后存在一些我们当前无法观测到或者无法理解的隐含变量。
然而，隐含变量理论面临的挑战是无法与一些重要实验证据相吻合，如贝尔不等式的实验结果。
这使得隐含变量理论难以成为量子力学的替代理论，也使得我们对量子力学的真正本质还存在着一定的疑问。
此外，量子力学中的测量问题与相对论之间的矛盾也引起了科学家们的思考。
根据量子力学，测量过程会瞬间地影响粒子的状态，这似乎违背了狭义相对论的局部性原则。
虽然我们目前还没有找到一个统一描述量子力学和相对论的理论，但这一问题足以促使我们进一步探索自然界的奥秘。
综上所述，量子力学中仍然存在着许多难题和未解之谜。
攻克量子力学两大难题
攻克量子力学两大难题如果我们把四维和平行宇宙理论完全理解了之后，就可以对微观的量子力学里面无法解释的现象进行完美的解答。
量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。
主要存在量子不确定性原理和量子纠缠等现象。
1，量子不确定性原理。
此原理简单来说就是量子运动存在不确定性，也即在一定范围内量子可以随机出现，没有固定的位置。
量子这种不确定性原理至今无人能够解答，包括量子理论的创始者如普朗克、玻尔、薛定谔、爱因斯坦等等所构成的超级豪华科学家团队都无法解释，主要原因是这些科学家没有突破三维世界的局限性。
我们可以试着用平行理论来进行解释，我们先从低维探讨。
如下图：首先我们要强调，在极度微观的世界，维度概念已经变得模糊，我们甚至可以观测到高维度方向粒子的存在，比如量子态下，我们可以观测到对应于我们维度世界的高维度量子。
不过由于我们对高维度没有感知，所以观测起来总是会得到高维量子在我们维度世界的投影。
好了，我们来看上图，这是一个二维坐标系，假设横轴x为某一维世界，而某一维人在a点位置制造了一个量子，那么在对应的y轴（二维）方向一定范围内一定存在a量子的平行量子。
假设该量子在二维方向最远处的位置为b，则线段ab之间都存在这个量子。
也即我们沿ab上任意一点做x轴的平行线，这条平行线都是一维世界x的平行世界，该平行世界对应于a点位置必存在一个a量子的完全相同的平行量子！然而一维人对第二维度无法感知，所以他看到的二维量子都是一维的概念，也就是他看到的二维量子是在一维世界的投影。
我们给线段ab做x轴的投影，因为一维人只能沿x轴呈直线运动，又因为一维人观察角度不同，我们会在x轴上得到两个对应于b的点，b1和b2。
所以，一维人对二维ab不同角度的观察会呈现一条线段即b1b2，也就是说一维人观察ab上的量子总会在b1b2这条线段的范围内出现！然而由于维度限制，一维人不能同时看到ab的全部，每次只能看到线段ab上的某一个点，所以对于一维人来说，这个点的量子会出现在b1b2范围内的某个位置。
听起来很高深的量子力学问题
听起来很高深的量子力学问题全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：让我们回顾一下量子力学的基本原理。
量子力学是描述微观世界的一种物理学理论，其核心概念包括波粒二象性、不确定性原理、量子纠缠等。
波粒二象性是指微粒既具有粒子性又具有波动性，这一概念对于理解微观世界的行为至关重要。
不确定性原理则表明，在观测粒子位置和动量时，存在一种固有的不确定性，这种不确定性是由量子力学的本质决定的。
而量子纠缠则是一种奇特的量子现象，表明两个量子系统之间存在着一种非常特殊的关联，即使它们之间的距离很远，也会产生瞬时的影响。
在量子力学中，我们经常听到一些看似高深的问题，比如“薛定谔的猫”、“双缝实验”、“量子隧道效应”等。
这些问题看似离奇，但却揭示了量子世界的奇妙之处。
以薛定谔的猫为例，这个思想实验提出了一个猫在封闭的箱子中既是死亡又是活着的概念，展示了超越常识的量子叠加态。
而双缝实验则是一个经典的光学实验，展示了光的波动性和粒子性之间的相互转换。
量子隧道效应则是指微观粒子在经典条件下无法穿越的壁垒，却可以通过量子隧道的方式逾越障碍，这种现象将我们对于物质运动的理解推向了一个新的高度。
除了这些经典的量子力学问题外，还有一些更加深奥的问题，比如量子纠缠和超导量子计算等。
量子纠缠是指两个处于量子纠缠态的粒子之间存在着一种特殊的关联，即使它们之间的距离很远，它们的状态也会始终相互关联和影响。
这种现象被称为“爱因斯坦的幽灵舵手”所描述的“非局域性”，展示了量子力学的超越常规的特性。
而超导量子计算则是一种基于超导量子比特的计算方式，利用量子叠加态和量子纠缠来实现超高速、超高效率的计算，被认为是下一代计算机的发展方向。
在日常生活中，我们很难直接感受到量子力学的奥妙和深刻意义，但正是这些听起来高深的问题，推动着我们对自然规律的深入探索和认识。
量子力学的发展不仅对科学技术产生了深远影响，也改变着我们对于世界的认识和理解。
通过探讨这些高深的量子力学问题，我们可以更加深入地了解自然规律的奇妙和多样性，拓展我们的科学视野和思维方式。
量子多体物理学的困难与挑战
量子多体物理学的困难与挑战在量子力学的领域中，多体物理学是一门极具挑战性的学科。
研究量子系统中多个粒子的相互作用和行为，需要解决许多困难问题。
本文将探讨量子多体物理学领域中的困难和挑战，以及科学家们为了突破这些挑战所采取的方法。
一、量子多体物理学的困难1. 大规模系统的复杂性：量子多体系统的粒子数量庞大，其描述所需的状态空间指数级增长。
例如，对于N个粒子，系统的状态空间将具有2^N个基态。
这使得对于大规模系统的计算和模拟变得极其困难。
2. 量子纠缠的难题：在量子多体系统中，粒子之间可能发生纠缠，即一个粒子的状态不能被单独描述，而需要考虑整个系统的状态。
这种纠缠远远超过了经典系统的复杂性，给量子多体物理学的研究带来了极大的困难。
3. 量子相变的复杂性：量子多体系统中的相变现象更为复杂。
相变点附近的物理性质难以准确描述，且往往受到量子涨落、纠缠等因素的影响。
这使得理解和探索量子相变的本质成为一项艰巨的任务。
二、应对挑战的方法1. 数值模拟：为了解决大规模系统的复杂性，科学家们运用数值模拟方法，如蒙特卡洛方法和密度矩阵重整化群等。
这些方法通过近似技术和高性能计算机的发展，能够对相对较小的多体系统进行模拟和计算，从而研究系统的性质和行为。
2. 精确对角化：对于较小的量子多体系统，科学家们采用精确对角化方法，如数值对角化和量子化学中的配置相互作用方法。
这些方法可以得到系统的精确能级和波函数，从而深入了解系统的行为。
3. 量子信息理论：量子信息理论为量子多体物理学的研究提供了新的视角和工具。
通过利用信息理论的方法，科学家们能够分析量子多体系统中的纠缠和量子相变等现象。
4. 实验技术的进步：随着实验技术的不断进步，科学家们能够对量子多体系统进行更精细的控制和测量。
例如，通过冷原子实验和量子模拟等技术，研究人员能够制备和操控具有特定性质的多体系统，为理论与实验的结合提供了可能。
三、量子多体物理学的前景尽管量子多体物理学面临着众多的困难与挑战，但这一领域依然广受关注，具有重要的理论和应用价值。
量子力学理论题 难题
量子力学理论题难题简介量子力学是一门研究微观世界的物理学科，涉及到粒子的行为和性质。
尽管量子力学已经取得了重大突破，但仍存在一些难题需要解决。
本文将介绍一些量子力学中的理论难题。
1. 波粒二象性量子物理中的波粒二象性是指粒子既具有粒子特性又具有波动特性。
尤其在双缝实验中，粒子表现出干涉和衍射现象，但当观察到粒子时又以粒子形式呈现。
这种波粒二象性现象尚未得到完全的解释。
2. 量子纠缠量子纠缠是指当两个或多个粒子处于相互关联状态时，它们之间存在一种非经典的相互依赖关系。
纠缠状态导致了量子纠缠难题，即对纠缠系统中各个粒子的测量结果并不是预测确切的，而是以某种概率性的方式出现。
3. 观察者效应观察者效应是指观察者的存在和行为会影响到被观察系统的行为。
量子力学中的观察者效应表现为测量的结果可能由观察者的选择所决定。
这一现象引发了一系列的哲学和解释问题，需要进一步的研究和讨论。
4. 可重现性问题量子力学中的实验结果往往具有一定的不确定性，同样的实验条件也可能得到不同的结果。
这引发了对于量子理论中不确定性原理的讨论，以及如何解释和理解实验结果的重现性问题。
5. 勒贝格假设量子力学中的勒贝格假设指的是系统的演化是确定性、可逆的。
然而，该假设与量子测量的随机性相冲突。
如何解决勒贝格假设与实验现象之间的矛盾，仍然是一个悬而未决的问题。
结论量子力学理论在解释微观世界中的现象和行为方面取得了巨大的成功和进展。
然而，仍有一些难题需要进一步深入研究和解决。
通过持续的实验和理论研究，我们将能够更好地理解和利用量子力学，推动科学的进步。
注：这篇文档根据作者提供的指导进行撰写，所有内容都是基于现有的知识和理解。
对于未经证实的内容不予引用。
物理学中的量子力学难题解析
物理学中的量子力学难题解析随着科学技术的不断发展，人们对物理学的研究也越来越深入。
其中，量子力学作为物理学中的重要分支，对于我们认识和探索世界具有非常重要的意义，但同时也带来了许多难题和疑惑。
本文将从几个角度分析量子力学中的难题，并尝试对其进行合理的解析。
一、量子力学中的波粒二象性波粒二象性是量子力学中的一个基本性质，即物质具有粒子和波的双重性质。
据此，世界上所有的粒子都可以被视为是波，这使得我们能够更好地理解一些看似奇怪的现象。
但是，波粒二象性给我们的认识带来了很大的困扰，如何理解这种异象？这是一个需要深思熟虑的问题。
解析：波粒二象性的具体表现形式是根据不同的实验情况而异的，所以我们只能尽可能地描述这些现象以及它们的内在机制。
在量子力学的范畴内，波粒二象性可以解释为一种实体同时具有粒子形态和波形态的结果。
例如，使用双缝干涉仪对光进行测量时，它既可以表现为粒子（即一束光子），也可以表现为波（即一束电磁波）。
因此，理解波粒二象性需要将其视为一种根据实验而变化的量子行为，而不是一种普适的真实状态。
二、量子纠缠及非局域性另一个困扰物理学家的问题是，量子系统之间的关系不仅仅是相互作用，而是存在着一种称作“量子纠缠”的现象。
在量子纠缠中，两个或多个粒子的状态被紧密地相关在一起，以至于它们被分离开来之后，其状态仍然是相互依赖的。
这种现象在理论上违背了相对论中关于信息传输速度的限制，引发了对“非局域性”（超距作用）的争论。
解析：量子纠缠是我们对于量子世界的另一种认知，它与我们日常所接触到的物体相比有许多不同的地方。
量子纠缠中的超距作用是建立在一种复杂的概率性基础上的，其所谓的“穿越时间和空间的能力”只是紧密相关的量子体系的共同表现形式。
尽管这种现象似乎打破了相对论的原则限制，但量子纠缠并不是对信息的高速传输，而是发生在独立粒子之间的统计性行为结果。
三、一切的不确定性在经典物理学中，物体的状态可以通过一组完整的参数来描述，例如位置、速度、质量等。
量子力学思考题和讨论题
量子力学思考题1、以下说法是否正确：（1）量子力学适用于微观体系，而经典力学适用于宏观体系；（2）量子力学适用于 不能忽略的体系，而经典力学适用于 可以忽略的体系。
解答：（1）量子力学是比经典力学更为普遍的理论体系，它可以包容整个经典力学体系。
（2）对于宏观体系或 可以忽略的体系，并非量子力学不能适用，而是量子力学实际上已经过渡到经典力学，二者相吻合了。
2、微观粒子的状态用波函数完全描述，这里“完全”的含义是什么？解答：按着波函数的统计解释，波函数统计性的描述了体系的量子态。
如已知单粒子（不考虑自旋）波函数)(r ψ，则不仅可以确定粒子的位置概率分布，而且如粒子的动量、能量等其他力学量的概率分布也均可通过)(rψ而完全确定。
由于量子理论和经典理论不同，它一般只能预言测量的统计结果，而只要已知体系的波函数，便可由它获得该体系的一切可能物理信息。
从这个意义上说，有关体系的全部信息显然已包含在波函数中，所以说微观粒子的状态用波函数完全描述，并把波函数称为态函数。
3、以微观粒子的双缝干涉实验为例，说明态的叠加原理。
解答：设1ψ和2ψ是分别打开左边和右边狭缝时的波函数，当两个缝同时打开时，实验说明到达屏上粒子的波函数由1ψ和2ψ的线性叠加2211ψψψc c +=来表示，可见态的叠加不是概率相加，而是波函数的叠加，屏上粒子位置的概率分布由222112ψψψc c +=确定，2ψ中出现有1ψ和2ψ的干涉项]Re[2*21*21ψψc c ，1c 和2c 的模对相对相位对概率分布具有重要作用。
4、量子态的叠加原理常被表述为：“如果1ψ和2ψ是体系的可能态，则它们的线性叠加2211ψψψc c +=也是体系的一个可能态”。
（1）是否可能出现)()()()(),(2211x t c x t c t x ψψψ+=；（2）对其中的1c 与2c 是任意与r无关的复数，但可能是时间t 的函数。
这种理解正确吗？ 解答：（1）可能，这时)(1t c 与)(2t c 按薛定谔方程的要求随时间变化。
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3、现代量子力学的几个疑难问题核子的结构也不清楚。
为什么氦核如此稳定？为什么铀238非常稳定，而铀235却是裂变的？为什么中子的寿命只有十几分钟，可是和质子结合在一起形成原子核以后就可以稳定了？为什么粒子的寿命相差几十个数量级？为什么物质的导电率相差几十个数量级？射电类星体到底是什么东西？1、高压物理实验：发现许多物质（包括单质、化合物）在超高压力作用下电阻要随之减小。
例如，中国科学院物理研究所鲍忠兴等人所做的非晶碳电阻的压力效应实验，在高压物理实验中对非晶碳样品进行了多次电阻随压力变化的实验测量，非晶碳样品在2GPa内电阻发生较大变化，在2GPa时，其电阻值减小72%；在2～4GPa以内，电阻值随压力增加继续减小，在4GPa时，电阻值减小83%；而在4GPa以后，电阻随压力增加变化很小。
旧量子论和旧量子力学是不能解释的。
【3】2．阿佛加德罗常数的测定：即阿佛加德罗常数定律：在相同的温度与压强下，相等容积所含任何气体的分子数（摩尔数）相等。
并且多次物理实验证明是正确的。
即在理想气体状下，任何气体的一摩尔体积内所含的分子数都等于6.022045×1023mol1 。
理想气体是对实际气体的简化，它要求分子间除碰撞外没有能量耦合，这使得系统的内能严格地等于各分子动能的总和。
当实际气体密度足够小时，它的行为接近理想气体，可以把压强趋于零的实际气体当作理想气体来处理。
【4】为什么不同元素气体分子的体积在压强趋于零时其体积趋于一个相等的常数？即为什么任何理想气体分子体积膨胀量相等，并且是一个常数？如何从本质上解释，需要理论突破。
4、物质的热膨胀、冷收缩的实质问题：传统理论认为，物体的状态方程，在压强不变条件下气体的体积随温度升高而增加；对于液体和固体，在平衡位置附近作热振动的粒子间的平均距离随温度而改变，温度越高，距离越大。
以上解释，只算得上是一种维象理论，尚未涉及热胀冷缩的本质。
这种理论无法回答，当物体（分子）热膨胀的时候，其原子的体积是收缩或是膨胀；当物体(分子)冷收缩的时候，也不能回答其原子的体积是膨胀或是收缩。
因此这个问题仍有待进一步的研究【6】。
5、固体的比热问题：1907年，由于Einstein和德拜的工作解释了固定比热在温度进入低温区时，其比热迅速减小的现象。
但是，他们的解释并没有回答比热变化与原子内结构变化的相互关系，没有回答比热变化的本质问题。
因此，固体比热的本质问题有待进一步探讨，以使理论趋于统一【7】。
6、氢光谱实验：1918年，丹麦物理学家玻尔解释了氢光谱，为原子物理学的发展创立了良好的开端。
但是，氢分子的原子、电子是如何发射出氢光谱不同频率的电磁波的？发射电磁波时，原子的体积是收缩，或是膨胀？发射电磁波的时候，电子是加速或是减速？不同频率的电磁波是电子在什么位置上发射出来的？不同频率的电磁波是谁先发射出来？它们发射出来的顺序是什么？传统的理论尚不能作出答复。
因此，有必要对氢光谱实验的理论解释作进一步探讨，以使理论趋于统一【8】。
7、化学键的本质问题：分子中原子间的相互结合力。
十七至十八世纪，对原子间的结合力是以力学的观点进行解释的。
1812年，瑞典化学家柏采利乌斯提出了电化二元学说，首次把原子形成的原因归结为静电力，接触了化学键的本质。
1852年，英国化学家弗兰克进一步研究了化合物的组成和化学式，第一次提出了原子价的思想，使人们对于化学键的研究，从过去的定性考察进入到定量认识的新阶段。
1916年，德国化学家柯塞尔提出，化合价的本质是原子最外层电子行为的表现，他提出了电价理论；同年，美国化学家路易斯提出了共价理论；它们的诞生，使经典的价键理论日趋成熟，并初步揭示了化学键的本质。
1927年，德国化学家海特勒和英国化学家伦敦首先把量子力学应用到化学领域，通过求解薛定锷方程来揭示氢分子中化学键的本质，用电子云重叠的观点解释化学键的形成。
最近，据英《新科学家》报道，在西德和英国的一些实验室里，化学家们正在合成由碳和磷原子组成的分子，用传统的化学原理不能解释这些原子形成的特殊结构，导致对化学键理论产生困惑，理论工作者们应该对此作出新的解释，或创立新的化学键理论，以使理论趋于统一。
8、电阻的本质问题：电阻随温度的升高而线性增加，半导体的电阻可以在某个温度的升高而增加，而在另一温度范围内随温度升高而急剧减小，即具有负的电阻温度系数，在低温下物体的电阻剧烈地减小，几乎接近于零。
以上三种情况下的电阻本质，传统的理论解释却是不统一的，这种不统一性，标志着电阻的真正本质尚未被揭示，有待进一步探讨，使理论达到统一【11】【12】【13】。
9、超导实验：1911 年荷兰物理学家卡茂林──翁纳斯发现，在绝对温度4.2k附近，水银的电阻消失，这个现象称为“超导电性”。
1958年，美国物理学家巴丁、库柏及斯里弗三人合作创立了超导的唯象理论──BCS理论，它预言：超导的临界温度极限为40k左右，这个极限早已被突破。
由于高临界温度的超导物质被发现，有待于进一步从理论上阐明高温超导现象的机理，探索实现室温超导性的方法，使理论趋于大统一【14】【15【16】。
因为BCS理论只研究了s波配对。
如果研究p波配对，那么两个电子的自旋方向可以相同。
进来实验上发现了p波配对的超导，此外还有d波配对。
10、热核聚变实验：1952年，美国成功地试验了氢弹，第一次实现了非受控的即爆炸式的热核聚变，释放出了大量的聚变能。
此后，人们就开始把注意力转向探索聚变能的和平利用上来，开始了受控热核聚变理论和方法的研究。
但是，经过近40年的探索，尚未取得成功。
按传统的理论去解释热核聚变总是有矛盾的，人们过去对此问题总是采取回避态度。
倘若真的是等离子体(电子脱离氘原子核 )相互碰撞才产生的聚变反应，它们就一定不可能完全碰到对方。
因为，当距离f→0时，库仑排斥力f→s，而外界压应力又不是无穷大，哪来的力使它们克服库仑斥力完全碰到对方呢？这个问题有待进一步的研究解决，以使理论达到大统一【2】。
11、冷核聚变问题：1989年3月23日，美国化学家庞斯和英国化学家弗莱希曼在新闻发布会上公布了“冷核聚变”实验的部分结果。
这一实验结果，争论很大。
目前，“理论的现状使化学家把目光投向核物理学家，而核物理又寄希望于固体物理，指望在固体晶格中粒子寿命会变长；或在固体晶格里会出现只释放能量而不放出中子的新型聚变反应……”【11】【10】。
12、原子振动实验：大量的物理实验发现,在一定温度下,组成凝聚物体(如固体、液体)的原子在其平衡位置附近，不停地振动。
原子为什么要振动，振动的动力是什么？物体吸热和放热与原子振动有什么关系？这些问题，目前，尚未搞清楚，有待进一步探讨【9】【5】。
13、质子的寿命有多长，如何来理解？以前人们认为质子与中子不同，它永远不会分裂成更小的颗粒．这曾被当成真理．然而在70年代，理论物理学家认识到，他们提出的各种可能成为“大一统理论”--该理论把除引力外的所有作用力汇于一炉--的理论暗示：质子必须是不稳定的．只要有足够长的时间，在极其偶然的情况下，质子是会分裂的．办法是捕捉到正在死去的质子．许多年来，实验人员一直在地下实验室中密切注视大型的水槽，等待着原子内部质子的死去．但迄今为止质子的死亡率是零，这意味着要么质子十分稳定，要么它们的寿命很长--估计在10亿亿亿亿年以上．构成我们星体的物质是从不对称数量的早期宇宙中出现的物质与反物质湮灭的小的残余物。
这一小的不平衡可能依靠假设的质子不稳定性，即物质的最简单形式和稍倾向于物质的构成多于反物质形成的物理法则。
因为这意味着所有核物质的不稳定性，所以发现质子衰变将是一个具有历史意义的事件。
为寻找质子衰变，已经投入巨大努力。
寻找质子衰变过去是日本神冈和超级神冈探测器，以及美国Irvien-Michigan-Beookhave实验和Soudan探测器原来的主要目标。
虽然没有观测到质子衰变，但那里的科学家们在中微子物理方面做出了如第五个问题中提到的给人印象深刻的发现。
斯坦福直线加速器中心（SLAC）的B工厂和BaBar 探测器通过研究B介子，有机会对宇宙中物质大大多于反物质做出解释。
正负电子在几十亿电子伏特时对撞，可以按B介子衰变成其他粒子的方式研究非对称。
非对称被称为CP破坏，1964年首次发现。
CP破坏仍然没有完全被弄明白，据信，它起码对大爆炸形成宇宙后物质的存在多于反物质负部分责任。
研究这一重要的非对称也会扩大我们对基本粒子的了解。
B工厂的物理学家们已经发现物质与反物质在衰变成被称为重短寿命粒子的鲜明差别。
14、我们能否定量地理解量子色动力学中的夸克和胶子约束以及质量差距的存在？量子色动力学（ＱＣＤ）是描述强核子力的理论．这种力由胶子携带，它把夸克结合成质子和中子这样的粒子．根据量子色动力学理论，这些微小的亚粒子永远受到约束．你无法把一个夸克或胶子从质子中分离出来，因为距离越远，这种强作用力就越大，从而迅速地把它们拉回原位．但物理学家还没有最终证明夸克和胶子永远不能逃脱约束．他们也不能解释为什么所有能感受强作用力的粒子必须至少有一丁点儿的质量，为什么它们的质量不能为零．一些人希望M理论能提供答案，这一理论也许还能进一步阐明重力的本质．15、量子力学：量子力学取得了巨大成功，但它描述的是自然的最终理论吗？也许它会在很小的距离上和非常复杂的系统中失效，是否可用来描绘整个宇宙也还值得探讨。
最近物理学家的测量结果表明，质子的电荷半径比以前认为的要小4%，如果这一结论获得进一步证实，那意味着阐释光和物质相互作用的量子力学理论本身有问题，又或许是基于现有质子大小计算和使用的里德伯常量是错误的，不论哪种情况都将需要重写基础物理理论。
16、量子色动力学（QCD）：量子色动力学可以完全求解吗？17、为什么几十年来在高能粒子加速器碰撞实验中，喷射出来所有碎片的自由粒子，所有粒子分裂衰变整个过程的所有过渡产物粒子，包括最终稳定的质子、电子、中微子、光子，不是电中性的，就是只带一个单位电荷的粒子？18．基本粒子最基本组成单元是什么？为什么所谓带分数电荷的36种“夸克”（含反粒子）居然会全部被禁闭？如果确实存在，那么禁闭的原因又是什么？为什么无穷小的点电荷一直未见能量“发散”？希格斯粒子?19．为什么所有微观粒子都具有波粒二象性特征？我们至今仍不知道它们的形成原理和具体运动规律！为什么核能是E=mc2？是什么原因导致原子核内和所有粒子的质量缺失？20．为什么质子、中子、电子及几百种原子核素都有固定不变的静止质量、磁矩值和相应的电磁场空间分布范围？它们的能量、磁矩是怎么形成的？又该如何精确计算？质子会衰变吗?磁单极探测? 超重元素(奇特核)；21．为什么质子、中子、所有的基本粒子内部和原子核内都存在强、弱、电、磁相互作用？它们之间是什么关系？各相互作用形成原理如何？强度又该如何精确计算？中微子有无静质量?自由夸克的探测,胶子?弱、电、强、引力能否统一? 引力子或引力波的探测；22．为什么天然放射系起始核Th232、U235、U238的总核子数都接近234？为什么已经合成核电荷数为114的重原子核仍然是极不稳定的？是什么原因导致核素稳定岛的预言失败？为什么稳定的结束核是Pb206、Pb207、Pb208？为什么原子核在高能快中子面前竟是完全“透明”的？它们内部到底呈什么样的结构？从铁到铀的重元素如何形成？暗物质和可能的暗能量都生成于宇宙初始时期—氦、锂等轻元素形成的时候。