Незважаючи на те, що багато фактів і теорії, навколо яких до цих пір ведуться суперечки в народі, давно не викликають сумнівів у вчених (наприклад, теорія еволюції або користь вакцин), це не означає, що наукові кончини про Всесвіту можна назвати вичерпними. На IFL Science вийшла стаття про поки нерозв’язних загадках науки, ублікуем її переклад.

Чому матерії більше, ніж антиматерії?

У сучасному розумінні практичної фізики матерія й антиматерія ідентичні, але протилежні. Коли вони зустрічаються, вони повинні знищити один одного і нічого не залишити після себе. І велика частина подібних взаємознищення вже трапилася в зародження Всесвіту. Проте в ній залишилося достатньо матерії, щоб створити мільярди і мільярди галактик, зірок, планет і багато чого іншого. Це пояснюється мезонами, складовими (Неелементарні) частинками з малим періодом напіврозпаду, що складаються з кварків і антикварков. B-мезони розпадаються повільніше, ніж анти-B-мезони, завдяки цьому виживає достатня кількість B-мезонів для створення всієї існуючої у Всесвіті матерії. Крім того, B-, D- і K-мезонимогут коливатися і ставати античастицами і назад складовими частинками. Дослідження показали, що мезони з більшою ймовірністю приймають нормальний стан, хоча це може бути просто тому, що нормальних частинок більше за кількістю, ніж античастинок.

Де весь літій?

Раніше, коли температура у Всесвіті була чудово високою, ізотопи водню, гелію і літію утворювалися в достатку. Водню і гелію досі неймовірно багато і вони складають більшу частину маси Всесвіту, але число ізотопів літію-7, які ми зараз можемо спостерігати, складають лише третину від минулого кількості. Існує безліч різноманітних пояснень, чому так сталося – включаючи гіпотези за участю гіпотетичних бозонів, відомих як Аксион. Інші вважають, що літій був поглинений ядрами зірок, які наші телескопи і інструменти не можуть виявити. У будь-якому випадку зараз немає адекватного пояснення тому, куди з Всесвіту подівся весь літій.

Чому ми спимо?

Хоч ми і знаємо, що процеси, що відбуваються в людському тілі, регулюються біологічними годинниками, які змушують нас не спати і спати, нам невідомо, чому так відбувається. Сон – це той час, коли наше тіло відновлює тканини і виробляє інші процеси регенерації. І ми проводимо приблизно третину життя уві сні. Деяким іншим організмам взагалі не потрібно сон, так чому він нам так необхідний? Є кілька різних версій того, чому так відбувається, але жодна з них не є повноцінним відповіддю на питання. За однією з теорій, тим тваринам, які сплять, вдалося розвинути здатність ховатися від хижаків, в той час як іншим необхідно постійно бути напоготові, і тому вони регенерують і відпочивають без сну. Зараз велика частина сомнологіческіх досліджень присвячена тому, чому сон важливий і як він впливає на розумові здібності.

Що таке гравітація?

Багато хто знає, що місячна гравітація викликає припливи і відливи, земна гравітація утримує нас на поверхні нашої планети, сонячна гравітація змушує саму Землю утримуватися на орбіті. Але як пояснити цей феномен? Ця могутня сила створена матерією, і більш масивні об’єкти можуть притягувати менші об’єкти. Поки вчені розбираються в тому, як працює сила гравітації, вони навіть не впевнені в тому, чи існує вона взагалі. Чи є гравітація наслідком існування частинок гравітації? Чому в атомах стільки пустого місця – тобто чому ядро і електрони перебувають на досить великій відстані один від одного? Чому сила, що утримує атоми разом, відрізняється від сили гравітації? На ці питання ми не можемо відповісти на сучасному рівні розвитку науки.

«Ну, і де вони в такому випадку?»

Розміри осяжній Всесвіту в діаметрі досягають 92 мільярдів світлових років. Вона заповнена мільярдами галактик з зірками і планетами, і єдиною очевидно населеної планетою зараз вважається саме Земля. Статистично шанс того, що наша планета – єдина у Всесвіті, де є життя, вкрай малий. Тоді якого біса з нами до цих пір ніхто не зв’язався?

Це називається парадоксом Фермі (по імені італійського фізика Енріко Фермі, творця першого у світі ядерного реактора. – Прим. T & P). Були запропоновані десятки пояснень того, чому ми до цих пір не знайомі із позаземним життям, причому деякі з них навіть схожі на правду. Так, ми можемо добами міркувати про різні пропущених сигналах, про те, що інопланетяни вже серед нас, а ми цього не знаємо, або що вони не можуть з нами зв’язатися. Ну або є більш сумний варіант – Земля дійсно єдина населена планета.

З чого зроблена темна матерія?

Близько 80% маси усього Всесвіту становить темна матерія. Це така специфічна штука, яка не пропускає світло взагалі. Хоча перші теорії про темну матерію з’явилися приблизно 60 років тому, до цих пір немає жодного прямого доказу її існування. Деякі вчені вважають, що темна матерія складається з гіпотетичних слабовзаємодіючих масивних частинок – вімпів, (WIMP, Weakly Interacting Massive Particle), які, по суті, можуть бути важче протонів в 100 разів, але не взаємодіють з баріонним речовиною, під яке заточені наші детектори . Інші ж вважають, що до складу темної матерії входять такі частинки, як аксіон, нейтраліно і Фотінія.

Як з’явилося життя?

Звідки на Землі життя? Як це сталося? Прихильники теорії «первинного бульйону» вірять, що родюча Земля сама формувала все більш складні молекули, в яких і з’явилася перша життя. Ці процеси відбувалися на дні океану, в вулканічних кратерах, а також в грунті і під льодом. Інші теорії надають великого значення світлової та вулканічної активності. Крім того, зараз ДНК вважається панівним базисом життя на Землі, але також передбачається, що РНК могла бути однією з перших основних форм життя. Ще одне невирішене наукове питання – чи існують які-небудь ще нуклеїнові кислоти, крім РНК і ДНК? Виникало життя лише одного разу або ж вона колись зародилася, потім була зруйнована і потім знову виникла? Деякі вірять в панспермії – відповідно до цієї теорії, мікроорганізми (зародки життя) були принесені на Землю метеоритами і кометами. Навіть якщо це правда, то звідки взялося життя на самому джерелі панспермії – невідомо.

Як працюють тектонічні плити?

Це може виявитися для вас сюрпризом, але теорія тектоніки літосферних плит, що пересувають континенти і викликають землетруси, виверження вулканів і навіть формують гори, отримала широку популярність не так давно (у другій половині ХХ століття. – Прим. T & P). Хоча вже була висунута гіпотеза, що півтори тисячі років тому замість шести континентів був тільки один, цю теорію мало підтримували в 1960-х. Тоді панувала теорія спрединга морського дна. Відповідно до цієї теорії, величезні хребти, що розділяють земну кору під кожним океаном, позначають межі між тектонічними плитами, поступово пересуваються в протилежних напрямках. При русі плит розплавлена ​​маса з мантії піднімається, заповнюючи розлом у земній корі, а потім морське дно повільно просувається в бік континенту. Але незабаром ця теорія була відкинута.

У будь-якому випадку вчені досі не впевнені, що викликає ці зрушення або як тектонічні плити були створені. Є безліч теорій, але жодна з них не відображає всі аспекти цього їх пересування в повній мірі.

Як мігрують тварини?

Багато тварин і комахи мігрують протягом року, намагаючись уникнути сезонної зміни температури і зникнення життєво необхідних ресурсів харчування або в пошуках сусідів. Деякі мігрують на тисячі кілометрів, так як же вони знаходять шлях назад через рік? Різні тварини використовують різні способи навігації. Наприклад, деякі здатні відчувати магнітне поле Землі і мають свого роду внутрішнім компасом. Так чи інакше, вчені до цих пір не розуміють, як розвиваються ці здібності і чому тварини точно знають, куди йти рік за роком.

Що таке темна енергія?

З усіх наукових таємниць темна енергія, мабуть, найзагадковіша. У той час як темна матерія становить приблизно 80% маси Всесвіту, темна енергія – це гіпотетична форма енергії, яка, як вірять вчені, становить 70% усього вмісту Всесвіту. Темна енергія – одна з причин розширення Всесвіту, хоча з нею пов’язана велика кількість таємниць, які так і не вдалося розгадати. Перша і найголовніша – з чого взагалі складається темна енергія? Постійна вона чи ж в ній відбуваються якісь флуктуації? Чому щільність темної енергії порівнянна з щільністю звичайної матерії? Чи можна узгодити дані про темну енергію з теорією гравітації Ейнштейна або ця теорія має бути переглянута?