科学家无法解释的事件,有什么现象是物理学家至今仍无法合理解释的

这就很多了科学家无法解释的事件,我认为这个分为两种,

科学家无法解释的事件,有什么现象是物理学家至今仍无法合理解释的

简单、常见的的现象,但其实科学并没有很好的解决。

科学家无法解释的事件,有什么现象是物理学家至今仍无法合理解释的

科学家无法解释的事件,有什么现象是物理学家至今仍无法合理解释的

少见、极端的现象,科学没有合理解释,或者至今认识不是很全面。

先说第一种,有些很原始的技术,完全靠我们的经验建立「唯像模型」,一样非常可靠。但深层次的科学原理,暂时解释不清楚。

比如:混凝土

在材料学上,我们仍然不知道混凝土配比、性能之间确却的因果关系。

我不是土木工程和材料学专业,只有引用别人的答案,网易有个专栏叫《了不起的中国制造》,就谈到过混泥土问题,有兴趣可以看一下:

第二种,我们在极端环境下观测到这种现象,由于经验太少,无法很好的解释。

比如:核聚变发电的电浆约束(plasma confinement):也即对高温高压的电浆(等离子体)进行约束,

我们常说物质有三态:气态、固态、流体态,其实还有和【等离子态】和【超临界态】等等,宇宙中物质九成是发热发光的恒星,恒星都是【等离子态】。

但是恒星是自然界的奇迹,是重力和核聚变反应两个力动态平衡的结果。

核聚变就是在地球上模拟太阳,让二者平衡,稳定、持续的释放热能,说简单一点就是让氢弹「慢慢的爆炸」。

太阳是依靠重力约束让其慢慢的爆炸,那在地球上怎么办?

这就涉及【电浆约束】,目前有两种方法:惯性约束聚变(inertial confinement fusion)和磁约束聚变(Magnetic confinement fusion),

比如美国的国家点火系统(NIF),用的是惯性约束聚变,而我们国家的人造太阳:EAST (Experimental Advanced SuperconductingTokamak),用的是苏联最先研究出来【托卡马克(Tokamak)】方式,是实现磁约束核聚变的一种方法。

【托卡马克(Tokamak)】磁约束被认为最有前途,但有两个难点需要攻克:

第一,材料学上需要找到能约束电浆的可靠经久耐用的材料,对抗中子的轰击,保护人类不受核辐射。

第二,电浆在核聚变炉内,呈现出一种流体状态,因为粒子数目太多,运动太过于复杂,我们现在只有一些很少的经验,但并不能准确预测电浆流体的运动。

我们知道电磁学(电动力学)核心是麦克斯韦方程组,但是,电浆(等离子体)太复杂了,跟气体一样,会产生「电浆湍流」,而「湍流」也是流体力学的一座无法攻克的大山,

所以,目前也找不到第一原理,也就无法推理、预测,无法构建公理系统,也就无法准确的预测因果关系,所以工程上无法应用。

但是,没有公理系统也不要紧,依靠经验建立【唯像模型】,在工程上一样很完美的应用。

但麻烦的是,电浆不是水或者气体,非常难以获得,非常不稳定的,这就增加了实验难度,难以获得数据。

说简单一点:气体「湍流」问题,可以建风洞模拟实验,所以,我们一样制造高速飞行的战斗机。

而【唯像模型】的建立就是要不停的试错积累数据,电浆几千万度的温度,你怎么建【电浆风洞】?所以电浆实验成本非常之高,而且持续的时间又短,你怎么获得大量的经验和数据?

这门学科叫做:电浆流体力学或者叫电磁流体力学(electromagnetohydrodynamics)

所以,目前不断提高聚变的时间,就是为了获得电浆流体力学的数据,建立一个可靠的模型,从而更好的控制电浆。

就算这一步实现了,但是,没有炉子也是完全白搭呀!

材料学上怎么办?说简单一点,你能控制【煤炭】,炉子呢?用什么材料造?核电站一运行几年几十年,什么材料能够抵挡【太阳】?用什么材料保护人类免受核辐射?

所以,目前核聚变几乎是毫无进展,美国【点火计划】以后,几乎已经放弃了,没怎么投钱了,而是拉日本、欧洲小伙伴一起背锅。核聚变其实还有很长的路要走,也许永远不能实现。

2022-06-11

2022-06-11