Просмотр кода страницы Нерешённые проблемы современной физики

{{rq|renew}}
{{проще|дата=2020-02-04}}
Ниже приведён список '''нерешённых пробле́м совреме́нной фи́зики'''<ref name=gin1>{{Cite journal |url=http://ufn.ru/ru/articles/2009/5/d/ |title=Гинзбург И. Ф. «Нерешённые проблемы фундаментальной физики» УФН 179 525—529 (2009) |journal=Успехи физических наук |date=May 2009 |volume=179 |issue=5 |pages=525–529 |accessdate=2011-03-10 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20111112023041/http://ufn.ru/ru/articles/2009/5/d/ |archivedate=2011-11-12 |url-status=live }}</ref>. Некоторые из этих проблем носят [[Теория|теоретический]] характер. Это означает, что существующие теории оказываются неспособными объяснить определённые наблюдаемые [[Феномен|явления]] или экспериментальные результаты. Другие проблемы являются [[эксперимент]]альными, а это означает, что имеются трудности в создании эксперимента по проверке предлагаемой теории или по более подробному исследованию какого-либо явления.

== [[Ось времени|Стрела времени]] ==
{{достоверность раздела под сомнением}}
Почему у времени есть направление? Чем время отличается от пространства? Почему у Вселенной была такая низкая [[энтропия]] в прошлом, и почему время соотносится с универсальным (а не локальным) увеличением энтропии из прошлого в будущее согласно [[Второе начало термодинамики|второму закону термодинамики]]?<ref>{{Статья|автор=Baez, John C.|заглавие=Open Questions in Physics|ссылка=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/open_questions.html|язык=En|издание=Usenet Physics FAQ. University of California, Riverside: Department of Mathematics|тип=|год=2011|месяц=03|число=07|том=|номер=|страницы=|issn=|archivedate=2011-06-04|archiveurl=https://web.archive.org/web/20110604154302/http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/open_questions.html}}</ref> Почему [[Нарушение CP-инвариантности|нарушения CP-инвариантности]] наблюдаются при некоторых распадах [[Слабое взаимодействие|слабого взаимодействия]] и нигде более? Являются ли [[Нарушение CP-инвариантности|нарушения CP-инвариантности]] каким-то образом производными [[Второе начало термодинамики|второго закона термодинамики]], или же они — отдельная стрела времени? Существуют ли исключения из [[Принцип причинности|принципа причинности]]? Возможно только одно-единственное [[прошлое]]? Различается ли физически настоящее время от прошлого и [[Будущее|будущего]], или это просто [[Сознание|состояние сознания]]? Что соединяет квантовую стрелу времени с термодинамической? Как люди научились договариваться о том, что является настоящим моментом?

== Теоретические проблемы ==
Следующие проблемы являются либо фундаментальными теоретическими проблемами, либо теоретическими идеями, для которых отсутствуют экспериментальные данные. Некоторые из этих проблем тесно взаимосвязаны. Считается, что полная теория [[Квантовая гравитация|квантовой гравитации]] способна ответить на бо́льшую часть из перечисленных вопросов (кроме проблемы [[Остров стабильности|острова стабильности]]).

=== [[Квантовая гравитация]], [[космология]], [[общая теория относительности]] ===
; Распад метастабильного [[вакуум]]а: Почему предсказанная масса квантового вакуума мало влияет на расширение Вселенной?
; [[Квантовая гравитация]]: Можно ли [[Квантовая механика|квантовую механику]] и [[Общая теория относительности|общую теорию относительности]] объединить в единую самосогласованную теорию (возможно, это [[квантовая теория поля]])?<ref>{{citation|url=https://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9D0DE7DB1639F931A15754C0A960958260|title=Don't Pull the String Yet on Superstring Theory|date=July 22, 1996|newspaper=New York Times|author=Alan Sokal|access-date=2017-09-30|archive-date=2008-12-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20081207212917/https://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9D0DE7DB1639F931A15754C0A960958260|url-status=dead}}</ref> Является ли пространство-время непрерывным или оно дискретно? Будет ли самосогласованная теория использовать гипотетический [[гравитон]] или она будет полностью продуктом дискретной структуры пространства-времени (как в [[Петлевая квантовая гравитация|петлевой квантовой гравитации]])? Существуют ли отклонения от предсказаний ОТО для очень малых или очень больших масштабов или в других чрезвычайных обстоятельствах, которые вытекают из теории квантовой гравитации? Дело в том, что современная [[Стандартная модель]] описывает только 3 вида фундамента́льных взаимоде́йствий ([[Слабое взаимодействие|слабое]], [[Сильное взаимодействие|сильное]] и [[Электромагнитное взаимодействие|электромагнитное]]) из 4, гравитационное взаимодействие может быть описано введением ещё одного [[Калибровочные бозоны|калибровочного бозона]], [[гравитон]]а, но экспериментально его обнаружить не удалось, так как гравитационное взаимодействие считается самым слабым, и воздействие на субатомные частицы крайне незначительно.
: Также попытки внедрения гравитона в Стандартную модель сталкиваются с серьёзными теоретическими сложностями в области высоких энергий, тем не менее ОТО описывает гравитацию, как проявление [[Дифференциальная геометрия|геометрии]] пространства-времени. <sub>''[[Открытие гравитационных волн]].''</sub>
; [[Чёрная дыра|Чёрные дыры]], [[исчезновение информации в чёрной дыре]], [[излучение Хокинга]]: Производят ли чёрные дыры тепловое излучение, как это предсказывает теория? Содержит ли это излучение информацию об их внутренней структуре, как это предполагает [[Теория струн#Дуальности|дуальность тяготение-калибровочная инвариантность]], или нет, как следует из оригинального расчёта [[Излучение Хокинга|Хокинга]]? Если нет и чёрные дыры могут непрерывно испаряться, то что происходит с информацией, хранящейся в них (квантовая механика не предусматривает уничтожение информации)? Или излучение в какой-то момент остановится, когда от чёрной дыры мало что останется?{{sfn|Температура|с=136|1981}}{{sfn|Новиков|с=291|1986}}. Есть ли какой-либо другой способ исследования их внутренней структуры, если такая структура вообще существует? Выполняется ли закон сохранения [[Барионное число|барионного заряда]] внутри чёрной дыры?{{sfn|Температура|с=197|2008}} Неизвестно доказательство [[Принцип космической цензуры|принципа космической цензуры]], а также точная формулировка условий, при которых он выполняется{{sfn|Новиков|с=99|1986}}. Отсутствует полная и законченная теория [[магнитосфера чёрных дыр|магнитосферы чёрных дыр]]{{sfn|Новиков|с=151|1986}}. Неизвестна точная формула для вычисления числа различных состояний системы, коллапс которой приводит к возникновению чёрной дыры с заданными массой, моментом количества движения и зарядом{{sfn|Новиков|с=267|1986}}. Неизвестно доказательство в общем случае «[[Теорема об отсутствии волос|теоремы об отсутствии волос]]» у чёрной дыры{{sfn|Новиков|с=132|1986}}.
 
[[Файл:BH LMC.png|thumb|upright=1.35|right|Модель чёрной дыры (в центре), наложенная на изображение [[Большое Магелланово Облако|Большого Магелланова Облака]]. Обратите внимание на эффект [[Гравитационная линза|гравитационного линзирования]], которое производят два увеличенных и сильно искажённых участка Облака. В верхней части рисунка диск [[Млечный Путь|Млечного Пути]] также имеет дугообразное искажение.]]

; Размерность [[Пространство-время|пространства-времени]]: Существуют ли в природе [[Старшие размерности|дополнительные измерения]] пространства-времени, кроме известных нам [[Пространство Минковского|четырёх]]?<ref name="gin1" /> Если да, то каково их количество? Является ли размерность «3+1» (или более высокая) априорным свойством Вселенной или она является результатом других физических процессов, как предполагает, например, теория [[Причинная динамическая триангуляция|причинной динамической триангуляции]]? Можем ли мы экспериментально «наблюдать» высшие пространственные измерения? Справедлив ли [[голографический принцип]], по которому физика нашего «3+1»-мерного пространства-времени эквивалентна физике на [[Гиперповерхность|гиперповерхности]] с размерностью «2+1»?<ref>{{Cite web|url=http://oane.ws/2017/01/31/britanskie-uchenye-vselennaya-na-samom-dele-gologramma.html|title=Британские учёные: Вселенная на самом деле голограмма|publisher=Интересные новости OAnews|accessdate=2017-02-07|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170208132751/http://oane.ws/2017/01/31/britanskie-uchenye-vselennaya-na-samom-dele-gologramma.html|archivedate=2017-02-08|url-status=live}}</ref>
; [[Инфляционная модель Вселенной]]: Верна ли теория космической инфляции, и если да, то каковы подробные детали этой стадии? Что представляет собой гипотетическое [[инфлатонное поле]], ответственное за рост инфляции? Если инфляция произошла в одной точке, является ли это началом [[Хаотическая теория инфляции|самоподдерживающегося процесса за счёт инфляции квантово-механических колебаний]], который будет продолжаться в совершенно другом, удалённом от этой точки месте?
; [[Мультивселенная]]: Существуют ли физические причины существования других вселенных, которые принципиально ненаблюдаемы? Например: существуют ли квантовомеханические «альтернативные истории» или «[[Многомировая интерпретация|множество миров]]»? Существуют ли «другие» вселенные с физическими законами, являющимися результатом альтернативных способов нарушения очевидной симметрии физических сил при высоких энергиях, расположенные, возможно, невероятно далеко из-за космической инфляции? Могли ли другие вселенные влиять на нашу, вызвав, например, аномалии в распределении температуры [[Реликтовое излучение|реликтового излучения]]?<ref>{{cite web|url=http://www.ucl.ac.uk/news/news-articles/1108/110802-first-test-of-multiverse|title=First observational test of the 'multiverse'|date=2011-03-08|publisher=University College London|lang=en|accessdate=2012-11-27|archiveurl=https://web.archive.org/web/20121123230113/http://www.ucl.ac.uk/news/news-articles/1108/110802-first-test-of-multiverse|archivedate=2012-11-23|url-status=live}}</ref> Является ли оправданным использование [[Антропный принцип|антропного принципа]] для решения глобальных космологических проблем?
; [[Принцип космической цензуры]] и гипотеза защиты хронологии: Могут ли сингулярности, не скрывающиеся за горизонтом событий и известные как «[[голые сингулярности]]», возникать из реалистичных начальных условий, или же можно доказать какую-то версию «гипотезы космической цензуры» [[Пенроуз, Роджер|Роджера Пенроуза]], в которой предполагается, что это невозможно?<ref>{{Citation | last = Joshi | first = Pankaj S. | title = Do Naked Singularities Break the Rules of Physics? | magazine = Scientific American | date = January 2009 | url = http://www.sciam.com/article.cfm?id=naked-singularities | access-date = 2011-03-10 | archive-date = 2012-05-25 | archive-url = https://archive.today/20120525044855/http://www.sciam.com/article.cfm?id=naked-singularities | url-status = dead }}</ref> В последнее время появились факты<ref>{{Cite web|url = http://www.modcos.com/articles.php?id=63|title = Голые сингулярности|author = Панкадж Джоши (Pankaj S. Joshi)|date = 2011-03-11|publisher = www.modcos.com (перевод О.С. Сажина)|accessdate = 2014-10-01|archiveurl = https://web.archive.org/web/20140810024518/http://www.modcos.com/articles.php?id=63|archivedate = 2014-08-10|url-status = live}}</ref> в пользу несостоятельности гипотезы космической цензуры, а значит, голые сингулярности должны встречаться гораздо чаще, чем только лишь как экстремальные решения [[Решение Керра — Ньюмена|уравнений Керра — Ньюмена]], тем не менее неоспоримых доказательств этому представлено ещё не было. Аналогично, будут ли [[Замкнутая времениподобная кривая|замкнутые времениподобные кривые]], которые возникают в некоторых решениях уравнений общей теории относительности (и которые предполагают возможность [[Путешествие во времени|путешествия во времени]] в обратном направлении), исключены теорией [[Квантовая гравитация|квантовой гравитации]], которая объединяет общую теорию относительности с квантовой механикой, как предполагает «гипотеза защиты хронологии» [[Хокинг, Стивен Уильям|Стивена Хокинга]]?
; [[Принцип локальности|Локальность]]: Существуют ли нелокальные явления в квантовой физике? Если существуют, не имеют ли они ограничения в передаче информации, или: может ли энергия и материя также двигаться по нелокальному пути? При каких условиях наблюдаются нелокальные явления? Что влечёт наличие или отсутствие нелокальных явлений для фундаментальной структуры пространства-времени? Как это связано с [[Квантовая запутанность|квантовой запутанностью]]? Как это истолковать с позиций правильной интерпретации фундаментальной природы квантовой физики?
; [[Будущее Вселенной]]<ref name="garshin1">{{Cite web |url=http://www.garshin.ru/evolution/physics/physic-problems.html |title=Нерешенные проблемы физики |accessdate=2016-05-26 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20160610165026/http://www.garshin.ru/evolution/physics/physic-problems.html |archivedate=2016-06-10 |url-status=live }}</ref>: Движется ли Вселенная по направлению к [[Тепловая смерть Вселенной|Большому замерзанию]], [[Большой разрыв|Большому разрыву]], [[Большое сжатие|Большому сжатию]] или [[Большой отскок|Большому отскоку]]? Является ли наша Вселенная частью бесконечно повторяющейся [[Циклическая модель (космология)|циклической модели]]?

=== [[Физика высоких энергий]], [[физика элементарных частиц]] ===
{{see also|Физика за пределами Стандартной модели}}
[[Файл:CMS Higgs-event.jpg|thumb|right|200px|Моделирование процесса обнаружения бозонов Хиггса на детекторе [[Компактный мюонный соленоид|КМС]] в [[CERN]]]]
Нерешённые вопросы физики элементарных частиц делятся на два класса. Первый — из чего всё состоит и почему оно построено так, как построено, а также поиск возможных новых частиц и взаимодействий. Второй — как из уже известных частиц образуются уже известные явления<ref name="elem1">{{cite web|url=http://elementy.ru/news/432056|title=Детектор ALICE изучает тонкие эффекты в рождении адронов|author=Игорь Иванов|date=2013-08-02|work=Сложные вопросы в физике элементарных частиц|accessdate=2013-08-09|archiveurl=https://www.webcitation.org/6JFnoU8hp?url=http://elementy.ru/news/432056|archivedate=2013-08-30|url-status=live}}</ref>.

; [[Механизм Хиггса]]<ref name="elem1" />: Сколько [[Бозон Хиггса|бозонов Хиггса]] существует? Описываются ли они в рамках Стандартной модели?{{sfn|Современная физика элементарных частиц|с=286|1990}}
; Проблема иерархии: Почему [[гравитация]] является такой слабой силой? Она становится большой только в планковском масштабе, для частиц с энергией порядка 10<sup>19</sup> [[ГэВ]], что гораздо выше электрослабого масштаба (в физике низких энергий доминирующей является энергия в 100 ГэВ). Почему эти масштабы так сильно отличаются друг от друга? Что мешает величинам электрослабого масштаба, таким как масса [[Бозон Хиггса|бозона Хиггса]], получать [[Перенормировка (явление)|квантовые поправки]] на масштабах порядка планковских?
; [[Поколение (физика элементарных частиц)|Поколения материи]]: Существует ли более трёх поколений [[кварк]]ов и [[Лептоны|лептонов]]? Связано ли число поколений с размерностью пространства? Почему вообще существуют поколения? Существует ли теория, которая могла бы объяснить наличие массы у некоторых кварков и лептонов в отдельных поколениях на основании первых принципов (теория [[Взаимодействие Юкавы|взаимодействия Юкавы]])?
; [[Симметрия (физика)|Фундаментальная симметрия]] и [[нейтрино]]: Какова природа [[нейтрино]], какова их масса и как они формировали эволюцию [[Вселенная|Вселенной]]? Почему сейчас во Вселенной обнаруживается вещества больше, чем [[Антивещество|антивещества]]?<ref name="elem2">{{cite web|url=http://elementy.ru/trefil/21082|title=Инфляционная стадия расширения Вселенной|accessdate=2014-01-23|archiveurl=https://web.archive.org/web/20130816145153/http://elementy.ru/trefil/21082|archivedate=2013-08-16}}</ref> Какие невидимые силы присутствовали на заре Вселенной, но исчезли из поля зрения в процессе развития Вселенной?
; [[Квантовая теория поля]]:
* Совместимы ли принципы релятивистской локальной квантовой теории поля с существованием нетривиальной [[Матрица рассеяния|матрицы рассеяния]]?{{sfn|Основы аксиоматического подхода в квантовой теории поля|1969|с=11}}
* Не проведена программа построения квантовой теории поля на основе введения с самого начала реальных взаимодействующих частиц, а не использования искусственного представления о фиктивных свободных полях (элементарные частицы постоянно взаимодействуют с вакуумом, как со своего рода физической «средой», в которой они движутся).{{sfn|Боголюбов|с=139|1957}}
; [[Безмассовые частицы]]: Почему безмассовые частицы без спина не существуют в природе?{{sfn|Румер|2010|с=234}}

=== [[Ядерная физика]] ===
; [[Квантовая хромодинамика]]: Каковы фазовые состояния сильно взаимодействующей материи и какую роль они играют в космосе? Каково внутреннее устройство нуклонов? Какие свойства сильно взаимодействующей материи предсказывает КХД? Что управляет переходом [[кварк]]ов и [[глюон]]ов в [[Пион (частица)|пи-мезоны]] и [[нуклон]]ы? Какова роль глюонов и глюонного взаимодействия в нуклонах и ядрах? Что определяет ключевые особенности КХД и каково их отношение к природе [[Гравитация|гравитации]] и [[Пространство-время|пространства-времени]]?
; [[Атомное ядро]] и [[ядерная астрофизика]]: Какова природа [[Ядерные силы|ядерных сил]], которая связывает [[протон]]ы и [[нейтрон]]ы в стабильные ядра и редкие изотопы? Какова причина соединения простых частиц в сложные ядра? Какова природа [[Нейтронная звезда|нейтронных звёзд]] и плотной ядерной материи? Каково происхождение элементов в космосе? Что такое ядерные реакции, которые движут звёзды и приводят к их взрывам?
; [[Остров стабильности]]: Какое самое тяжёлое из стабильных или метастабильных ядер может существовать?<ref name=nuclphys1>{{Cite web |url=http://nuclphys.sinp.msu.ru/spargalka/a34.htm |title=Открытые вопросы физики ядра и частиц |accessdate=2012-12-21 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20130116202540/http://nuclphys.sinp.msu.ru/spargalka/a34.htm |archivedate=2013-01-16 |url-status=live }}</ref>

=== [[Сверхтекучесть]] ===
* Не создана последовательная квантовая гидродинамическая теория сверхтекучей жидкости, объединяющая [[Двухжидкостная модель гелия-II|двухжидкостную теорию Ландау]] и теорию, учитывающую градиенты макроскопической волновой функции{{sfn|Паттерман|с=477|1978}}.
* Макроскопическая теория сверхтекучести не учитывает взаимодействие между наблюдателем и квантовой системой. Существенно ли оно для сверхтекучести?{{sfn|Паттерман|с=478|1978}}
* Не решена задача учёта взаимодействия частиц при квантовом подходе{{sfn|Паттерман|с=479|1978}}.
* Можно ли наблюдать релятивистские эффекты в сверхтекучих системах?{{sfn|Паттерман|с=481|1978}}
* Существующая формулировка квантовой механики не позволяет получить описание сверхтекучей системы из первых принципов. Масса сверхтекучих систем велика, а длина [[волны де Бройля]] сравнима с размерами измерительного прибора. Приведёт ли явление сверхтекучести к новому пониманию старого парадокса квантовой механики о редукции волнового пакета в процессе измерения?{{sfn|Паттерман|с=486—487|1978}}

=== Другие проблемы ===
[[Файл:EffetTunnel.gif|thumb|right|200px|[[Туннельный эффект]] — квантовая механика показывает, что электроны могут преодолеть потенциальный барьер, что подтверждается результатами экспериментов. <br>Классическая механика, наоборот, предсказывает, что это невозможно.]]
; [[Квантовая механика]] и [[принцип соответствия]] (иногда называемый [[Квантовый хаос|квантовым хаосом]]): Есть ли предпочтительные [[Интерпретация квантовой механики|интерпретации квантовой механики]]? Как квантовое описание реальности, которое включает в себя такие элементы, как [[квантовая суперпозиция]] состояний и [[коллапс волновой функции]] или квантовая [[декогеренция]], приводят к реальности, которую мы видим? Сформулировать то же самое можно с помощью [[Измерение (квантовая механика)|проблемы измерения]]: что представляет собой «измерение», которое заставляет волновую функцию сваливаться в определённое состояние?
; Физическая информация: Существуют ли физические феномены, такие как [[Чёрная дыра|чёрные дыры]] или [[коллапс волновой функции]], которые безвозвратно уничтожают информацию о своих предшествующих состояниях?
; [[Теория всего]] («[[Теории Великого объединения]]»): Существует ли теория, которая объясняет значения всех [[Фундаментальные физические постоянные|фундаментальных физических констант]]?<ref>Open Questions, Particle Physics, item 12</ref> Существует ли теория, которая объясняет, почему [[калибровочная инвариантность]] [[Стандартная модель|Стандартной модели]] такая, как она есть, почему наблюдаемое [[пространство-время]] имеет 3 + 1 измерения, и поэтому законы физики таковы, как они есть? Меняются ли с течением времени «фундаментальные физические константы»? Являются ли какие-нибудь частицы в Стандартной модели физики элементарных частиц на самом деле состоящими из других частиц, связанных настолько сильно, что их невозможно наблюдать при современных экспериментальных энергиях? Существуют ли фундаментальные частицы, которые ещё не наблюдались, и если да, то какие они и каковы их свойства? Существуют ли ненаблюдаемые фундаментальные силы, которые предполагает теория, объясняющие другие нерешённые проблемы физики?
; [[Калибровочная инвариантность]]: Существуют ли реально неабелевы калибровочные теории со щелью в спектре масс?
; [[Комбинированная чётность|CP-симметрия]]: Почему не сохраняется CP-симметрия? Почему она сохраняется в большинстве наблюдаемых процессов?<ref name="gin1" />
; [[Физика полупроводников]]: Квантовая теория полупроводников не может точно вычислить ни одной постоянной полупроводника<ref name="Ioffe">''[[Иоффе, Абрам Фёдорович|А. Ф. Иоффе]]''. Полупроводники в современной физике. — М.: АН СССР, 1954. — стр. 159.</ref>.
; [[Квантовая физика]]: Неизвестно точное решение [[уравнение Шредингера|уравнения Шредингера]] для многоэлектронных атомов<ref>''[[Бете, Ханс Альбрехт|Г. Бете]]''. Квантовая механика. — М.: Мир, 1965. — стр. 12.</ref>.
: При решении задачи о рассеянии двух пучков на одном препятствии сечение рассеяния получается бесконечно большим<ref>''[[Пригожин, Илья Романович|Пригожин И.]], Стенгерс И.''. Время, хаос, квант. К решению парадокса времени. — М.: Едиториал УРСС, 2003. — стр. 114, — ISBN 5-354-00268-0.</ref>.
: [[Фейнманиум]]: Что будет происходить с химическим элементом, [[атомный номер]] которого окажется выше 137, вследствие чего 1s<sup>1</sup>-электрону придётся двигаться со скоростью, превышающей [[скорость света]] (согласно [[Модель атома Бора|модели атома Бора]])? Является ли «Фейнманиум» последним химическим элементом, способным существовать физически? Проблема может проявиться приблизительно на 137 элементе, где расширение дистрибуции заряда ядра достигает финальной точки. Смотрите статью [[Расширенная периодическая таблица элементов]] и секцию [[:en:Atomic orbital#Relativistic effects|Relativistic effects]].
; [[Статистическая физика]]: Отсутствует систематическая теория необратимых процессов, дающая возможность проводить количественные расчёты для любого заданного физического процесса<ref>''[[Кубо, Рёго|Р. Кубо]]'' Статистическая механика. — М.: Мир, 1967. — стр. 237.</ref><ref>''[[Боголюбов, Николай Николаевич|Боголюбов Н. Н.]]'' Проблемы динамической теории в статистической физике. — М.-Л.: ОГИЗ Гостехиздат, 1946.</ref><ref>Термодинамика необратимых процессов. — М.: ИЛ, 1962.</ref><ref>''Честер Дж.'' Теория необратимых процессов. — М.: Мир, 1966.</ref>.
; [[Квантовая электродинамика]]: Существуют ли гравитационные эффекты, вызываемые нулевыми колебаниями электромагнитного поля?{{sfn|Квантовая механика и интегралы по траекториям|с=267|1968}}
: Неизвестно, как при вычислениях квантовой электродинамики в области высоких частот одновременно выполнить условия конечности результата, релятивистской инвариантности и суммы всех альтернативных вероятностей, равной единице{{sfn|Квантовая механика и интегралы по траекториям|с=283|1968}}.
: Можно ли сопоставить [[нулевая энергия|нулевой энергии]] электромагнитного поля какую-нибудь наблюдаемую физическую величину?{{sfn|Тирринг|с=26|1964}}
; [[Биофизика]]: Отсутствует количественная теория для кинетики конформационной релаксации белковых макромолекул и их комплексов{{sfn|Проблемы биологической физики|с=174|1974}}.
: Отсутствует законченная теория электронного переноса в биологических структурах{{sfn|Проблемы биологической физики|с=235|1974}}.
; [[Сверхпроводимость]]: Невозможно теоретически предсказать, зная структуру и состав вещества, перейдёт ли оно в сверхпроводящее состояние с понижением температуры{{sfn|Сверхпроводимость и сверхтекучесть|с=29|1978}}. Возможно ли получить в стабильном состоянии материал-сверхпроводник при комнатной температуре?<ref>{{статья|автор=Ranga P. Dias, Isaac F. Silvera|заглавие=Observation of the Wigner-Huntington transition to metallic hydrogen|издание=[[Science]] |год=2017}}</ref>
; [[Физика твёрдого тела]]: Невозможно даже приближённо рассчитать [[намагниченность]], [[теплоёмкость]], [[электропроводность]] и другие макроскопические величины, исходя из известного строения кристалла, электронных оболочек атомов в кристалле и других параметров микромира для сильно магнитных веществ ([[ферромагнетик]]ов, [[антиферромагнетик]]ов и [[ферримагнетик]]ов){{sfn|Методы квантовой теории магнетизма|с=61|1965}}.
: Отсутствует количественная микроскопическая теория ацентрических твердых тел, учитывающая тип, концентрацию и характер распределения примесей и дефектов структуры{{sfn|Рез|с=274|1989}}.

== Эмпирические явления без чёткого научного объяснения ==

=== [[Космология]] и [[астрономия]] ===
; [[Большой взрыв|Существование Вселенной]]: Каково происхождение [[Материя (физика)|материи]], [[Энергия|энергии]] и [[Пространство-время|пространства-времени]], сформировавших [[Вселенная|Вселенную]]/[[Мультивселенная|Мультивселенную]]?
; [[Барионная асимметрия Вселенной]]: Почему в [[Наблюдаемая Вселенная|наблюдаемой Вселенной]] существует гораздо больше [[Материя (физика)|материи]], чем [[Антиматерия|антиматерии]]?<ref name=nuclphys1 />
;[[Проблема космологической постоянной]]: Почему [[Нулевые колебания|нулевая энергия]] [[вакуум]]а не приводит к большому значению [[Космологическая постоянная|космологической постоянной]]? Что отменяет эту зависимость?
[[Файл:Состав вселенной.jpg|thumb|right|300px|Оценочное распределение тёмной материи и тёмной энергии во вселенной. 74 % — тёмная энергия, 22 % тёмная материя, 3,6 % межгалактический газ, 0,4 % — наблюдаемые звезды.]]
; [[Тёмная энергия]]<ref name="gin1" />:Что является причиной наблюдаемого [[Ускоренное расширение Вселенной|ускоренного расширения Вселенной]] (фаза [[Де Ситтер, Виллем|де Ситтера]])? Почему [[плотность энергии]] тёмной компоненты энергии — величина того же порядка, что и [[плотность вещества]] в настоящее время, тогда как эти два феномена с течением времени развивались совершенно по-разному? Может быть, это потому, что мы ведём наблюдения в [[Антропный принцип|нужное время]]? Является ли тёмная энергия космологической константой, или же она является динамическим полем — некой квинтэссенцией, такой как [[фантомная энергия]]?
; [[Тёмная материя]]<ref name="gin1" />: Что такое тёмная материя?<ref name=nuclphys1 /><ref name="newscientist">[https://www.newscientist.com/article/mg18524911.600-13-things-that-do-not-make-sense.html 13 things that do not make sense] {{Wayback|url=https://www.newscientist.com/article/mg18524911.600-13-things-that-do-not-make-sense.html |date=20150623175524 }} newscientistspace, 19 March 2005, Michael Brooks</ref> Связан ли феномен тёмной материи с той или иной формой материи, или это на самом деле является расширением гравитации?
[[Файл:Cosmic Coincidence Problem.png|right|300px|thumb|Логарифмические графики показывают плотность тёмной энергии <math>\rho_{*}</math> и плотность тёмной материи <math>\rho_m</math> по горизонтали отложен временной фактор <math>a</math>. Две прямые линии пересекаются в текущей эпохе<ref name=steinardt>{{Citation |first = Paul |last = Steinardt |title = Critical Problems in Physics: Proceedings of a Conference Celebrating the 250th Anniversary of Princeton University, Princeton, New Jersey, October 31, November 1, November 2, 1996 |editor-last = Val Fitch et. al. |contribution = Cosmological Challenges For the 21st Century |year = 1997 |pages = 138–140 |place = Princeton, New Jersey |publisher = Princeton University Press |isbn =978-0-691-05784-2}}</ref>.]]
; [[Тёмный поток]]: Что является причиной согласованного движения большой группы скоплений галактик к одной точке Вселенной?<ref>[http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2009/08/dark-flow-discovered-at-edge-of-the-universe-hundreds-of-millions-of-stars-racing-toward-an-cosmic-h.html «Dark Flow» Discovered at Edge of the Universe: Hundreds of Millions of Stars Racing Towards a Cosmic Hotspot] {{Wayback|url=http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2009/08/dark-flow-discovered-at-edge-of-the-universe-hundreds-of-millions-of-stars-racing-toward-an-cosmic-h.html |date=20130120210752 }}. Dailygalaxy.com (2009-08-26).</ref>
; Энтропия (направление времени): Почему Вселенная имела такую низкую [[Энтропия|энтропию]] в прошлом, приведшую в результате к различию между прошлым и будущим и [[Второй закон термодинамики|второму закону термодинамики]]?{{sfn|Новый ум короля: о компьютерах, мышлении и законах физики|с=263|2003}}
; Проблема горизонта<ref name="elem2" />: Почему удалённая от нас часть Вселенной так однородна, тогда как теория [[Большой взрыв|Большого взрыва]] предсказывает измеримую анизотропию небесной сферы больше, чем она наблюдается? Возможным подходом к решению являются гипотезы [[Инфляционная модель Вселенной|инфляции]] и переменной скорости света.
; [[Принцип Коперника|Изотропия реликтового излучения]]: Некоторые общие особенности микроволнового излучения неба на расстояниях более 13 миллиардов световых лет, по всей видимости, говорят о наличии как движения, так и ориентации Солнечной системы. Является ли это следствием систематических ошибок обработки, загрязнением результатов локальными эффектами или необъяснимым нарушением [[Принцип Коперника|принципа Коперника]]?
; [[Космологические модели|Форма Вселенной]]: Что такое 3-[[многообразие]] сопутствующего пространства, то есть сопутствующее пространственное сечение Вселенной, неофициально называемое «формой» Вселенной? Ни её кривизна, ни топология в настоящее время неизвестны, хотя кривизна скорее всего «близка» к нулю на наблюдаемых масштабах. Гипотеза космической инфляции предполагает, что форма Вселенной может быть неизмеримой, но с 2003 года команда Жана-Пьера Люмине и другие группы полагают, что Вселенная может иметь форму додекаэдрического [[Модель Пуанкаре|пространства Пуанкаре]]. Является ли форма Вселенной неизмеримой, представляет собой пространство Пуанкаре или имеет другое 3-многообразие?
; [[Термодинамика]] Вселенной: Почему в наблюдаемой части Вселенной в настоящее время отсутствует термодинамическое равновесие?<ref>''[[Румер, Юрий Борисович|Румер Ю. Б.]], Рывкин М. Ш.'' Термодинамика, статистическая физика и кинетика — М.: Наука, 1977. — стр. 507</ref>
; [[Планетология]]:Скорость вращения [[Сатурн (планета)|Сатурна]]. Почему магнитосфера Сатурна проявляет (медленно меняющуюся) периодичность, близкую к той, на которой вращаются облака планеты? Какова истинная скорость вращения глубоких внутренних слоёв Сатурна?<ref>{{cite web|url=http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/media/cassini-062804.html|title=Scientists Find That Saturn's Rotation Period is a Puzzle|date=2004-06-28|publisher=NASA|archiveurl=https://www.webcitation.org/616VzbaQF?url=http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/media/cassini-062804.html|archivedate=2011-08-21|accessdate=2007-03-22|url-status=live}}</ref>

=== Физика высоких энергий, физика элементарных частиц ===
; [[Механизм Хиггса|Нарушение симметрии электрослабого взаимодействия]]: Каков механизм, ответственный за нарушение электрослабой калибровочной симметрии, дающий массу [[W- и Z-бозоны|W и Z бозонам]]? Является ли он простым [[Механизм Хиггса|механизмом Хиггса]] [[Стандартная модель|Стандартной модели]]<ref>Open Questions, Particle Physics, item 6</ref> или же природа использует сильную динамику при нарушении электрослабой симметрии, как это предлагается в теории техниколор?
; [[Формула Коидэ]] и масса лептонов: Случайно ли совпадение соотношения масс заряженных лептонов в формуле Коидэ с экспериментальными данными? Выполняется ли формула для незаряженных лептонов и для всех лептонов вместе взятых?
; Масса [[нейтрино]]: Какой механизм отвечает за генерацию массы нейтрино? Является ли нейтрино античастицей самой себе? Или это и есть античастица, которая просто не может соединиться и аннигилировать с нормальной частицей из-за её нестабильного состояния?{{sfn|Садовский|с=14|2003}}
; [[Кварк]]и : Почему ровно три цвета?<ref name="gin1" /> Почему ровно три поколения кварков? Случайно ли совпадение числа цветов и числа поколений? Случайно ли совпадение этого числа с размерностью пространства в нашем мире? Откуда берётся такой разброс в массах кварков? Из чего состоят кварки?<ref name=nuclphys1 /> Как кварки складываются в адроны?<ref name="elem1" />
; Отношение [[Масса|инерциальная масса]]/[[Масса|гравитационная масса]] для элементарных частиц: В соответствии с [[Принцип эквивалентности сил гравитации и инерции|принципом эквивалентности]] [[ОТО|общей теории относительности]], отношение инертной массы к гравитационной для всех элементарных частиц равно [[1 (число)|единице]]. Однако экспериментального подтверждения этого закона для многих частиц не существует. В частности, мы не знаем, каков будет [[вес]] макроскопического куска [[Антивещество|антивещества]] известной массы.
; Кризис спина протона: По первоначальной оценке Европейской группы по мюонному сотрудничеству, на три основных («валентных») [[кварк]]а [[протон]]а приходится около 12 % от общего объёма спина. Можно ли пересчитать остаток глюонов, которые связывают кварки, а также образуют «море» пар кварков, которые постоянно создаются и аннигилируют?
; [[Квантовая хромодинамика]] (КХД) в непертурбативном режиме: Уравнения КХД остаются нерешёнными на энергетических масштабах, соответствующих описанию атомных ядер, и, среди прочего, в основном численные подходы, кажется, начинают давать ответы на этот предельный случай. Подходит ли КХД для описания физики ядра и его компонентов?
; [[Конфайнмент|Удержание цвета]]<ref name="gin1" />: Почему никогда не были зафиксированы свободный кварк или глюон, а только объекты, построенные из них, например, [[мезон]]ы и [[барион]]ы? Каким образом эти явления вытекают из [[КХД]]?
; [[Теория Редже]]: Почему все наблюдаемые в эксперименте траектории Редже являются прямолинейными и имеют приближенно равные наклоны?<ref>''[[Ширков, Дмитрий Васильевич|Ширков Д. В.]]'' Редже полюсов метод // Физика микромира / гл. ред. Д. В. Ширков. — М.: Советская энциклопедия, 1980. — С. 326—328.</ref><ref>''[[Ширков, Дмитрий Васильевич|Ширков, Д. В.]]'' [http://ufn.ru/ru/articles/1970/9/d/ Свойства траекторий полюсов Редже] {{Wayback|url=http://ufn.ru/ru/articles/1970/9/d/ |date=20140322121218 }} // [[Успехи физических наук]]. — 1970. — Т. 102. — № 9. — С. 87—104.</ref>
; Радиус протона: Радиус протона, определённый в экспериментах по измерению [[лэмбовский сдвиг|лэмбовского сдвига]] в атоме водорода с заменой электрона на [[мюон]] (0,8409 фм), оказался меньше радиуса протона, определённого в экспериментах по рассеянию электронов на протонах (0,879 фм)<ref name="Proton">''Бернауэр, Я., Поль Р.'' [http://sciam.ru/journal/catalog/article/problema-radiusa-protona Проблема радиуса протона] {{Wayback|url=http://sciam.ru/journal/catalog/article/problema-radiusa-protona |date=20140409011830 }} // [[В мире науки]]. — 2014. — № 4. — С. 4. — ISSN 0208-0621</ref>.
; Магнитный момент мюона: Экспериментальное значение магнитного момента мюона не соответствует теоретическому<ref name="Proton" /><ref>Электромагнитные взаимодействия и структура элементарных частиц / ред. А. М. Балдин. — М: Мир, 1969. — 327 с.</ref>.
; Электрический дипольный момент нейтрона: Был бы точно равен нулю, если бы имела место инвариантность всех взаимодействий, в которых участвует нейтрон, относительно операции отражения времени. Слабые взаимодействия неинвариантны относительно операции отражения времени. Вследствие этого нейтрон должен был бы обладать электрическим дипольным моментом. Причина отсутствия этого момента у нейтрона неизвестна{{sfn|Широков|с=484|1972}}.
; [[Спин]]: Почему сохраняется ненулевой момент количества движения в низшем энергетическом состоянии? Почему спины электронов и нуклонов полуцелые?{{sfn|Широков|с=44|1972}}
; [[Мюон]] и [[электрон]]: Почему мюон и электрон различаются только массой и столь похожи во всех остальных отношениях?{{sfn|Широков|с=329|1972}}
; [[Фундаментальная длина]]: Существует ли она в микромире и если да, то какова она по величине?<ref>''[[Гинзбург, Виталий Лазаревич|Гинзбург В. Л.]]'' О перспективах развития физики и астрофизики в конце XX века // Физика XX века: развитие и перспективы. — М., Наука, 1984. — с. 308</ref>

=== Астрономия и астрофизика ===
; [[Правило Тициуса-Боде|Закон планетарных расстояний]]: предложенный ещё [[Тициус, Иоганн Даниэль|И. Д. Тициусом]] и [[Боде, Иоганн Элерт|И. Э. Боде]] − до сих пор неизвестно, является ли это правило случайным совпадением, или существуют физические причины для закономерности расстояний до планет.
; [[Планетная система]]: Отсутствует законченная теория, объясняющая происхождение [[Солнечная система|Солнечной системы]]{{sfn|Путешествие по недрам планет|с=44|1988}} и [[Земля|Земли]]{{sfn|Путешествие по недрам планет|с=49|1988}} в частности и планетарных систем и [[Экзопланета|экзопланет]] в целом.
; [[Солнечная цикличность]]: Какова природа циклов солнечной активности; каков механизм обращений магнитного поля [[Солнце|Солнца]], [[Земля|Земли]]?
; [[Солнечная корона|Проблема нагрева солнечной короны]]: Почему солнечная корона (атмосферный слой Солнца) намного горячее, чем поверхность Солнца? Почему [[магнитное пересоединение]] совершается на много порядков быстрее, чем предсказывают Стандартные модели?:
; Струи аккреционных дисков: Почему некоторые астрономические объекты, окружённые [[Аккреционный диск|аккреционным диском]], такие как [[активные ядра галактик]], испускают [[Релятивистская струя|релятивистские струи]], излучаемые вдоль полярной оси?{{sfn|Звезды и физика|с=79|1984}} Почему у многих аккреционных дисков существуют квази-периодические колебания? Почему период этих колебаний имеет масштаб, обратно пропорциональный массе центрального объекта? Почему иногда существуют обертоны, и почему у разных объектов обертоны имеют различные соотношения частоты?
; [[Гамма-всплеск]]и: Каково происхождение этих краткосрочных всплесков высокой интенсивности?<ref>Open Questions, Cosmology and Astrophysics, item 11</ref>
; [[Сверхмассивная чёрная дыра|Сверхмассивные чёрные дыры]]: Какова причина отношения М-сигма между массой сверхмассивной чёрной дыры и дисперсией скорости [[галактика|галактики]]?<ref>{{Citation | last1 = Ferrarese | first1 = Laura | last2 = Merritt | first2 = David | title = A Fundamental Relation between Supermassive Black Holes and their Host Galaxies | journal = The Astrophysical Journal | volume = 539 | issue =  | pages = L9–L12 | orig-date =  | year = 2000 | url = http://adsabs.harvard.edu/abs/2000ApJ...539L...9F | doi =  10.1086/312838| bibcode = 2000ApJ...539L...9F | id =  | access-date = 2011-03-10 | archive-date = 2014-06-27 | archive-url = https://web.archive.org/web/20140627211530/http://adsabs.harvard.edu/abs/2000ApJ...539L...9F | url-status = dead }}</ref>
; Наблюдаемые аномалии:
: Аномалия «[[Hipparcos|Гиппарха]]»: Каково фактическое расстояние до [[Плеяды (звёздное скопление)#Расстояние|Плеяд]]?
: [[Пролётная аномалия]]: Почему наблюдаемая энергия спутников, совершающих [[гравитационный манёвр]], отличается от предсказываемых теорией значений?
: [[Кривая вращения галактики|Проблема вращения галактик]]: Является ли [[тёмная материя]] ответственной за различия в наблюдаемых и теоретических скоростях вращения [[звезда|звёзд]] вокруг центра галактик, или же причина в чём-то ином?
; [[Сверхновая|Сверхновые]]: Каков точный механизм, посредством которого имплозии умирающих звёзд становятся взрывом?
; Космические лучи сверхвысоких энергий<ref name = "newscientist" />:Почему некоторые космические лучи обладают невероятно высокой энергией (так называемые ''[[Частица Oh-My-God|частицы OMG]]''), учитывая, что вблизи Земли нет источников космических лучей с такой энергией? Почему некоторые космические лучи, испускаемые далёкими источниками, имеют энергию выше [[Предел Грайзена — Зацепина — Кузьмина|предела Грайзена-Зацепина-Кузьмина]]?<ref>Open Questions, Cosmology and Astrophysics, item 12</ref><ref>newscientistspace item 3</ref>
; Замедление времени квазара: Почему кривые блеска квазаров в отличие от кривых блеска сверхновых<ref>{{Статья|автор=R. J. Foley, A. V. Filippenko, D. C. Leonard, A. G. Riess, P. Nugent|заглавие=A Definitive Measurement of Time Dilation in the Spectral Evolution of the Moderate-Redshift Type Ia Supernova 1997ex|ссылка=http://arxiv.org/abs/astro-ph/0504481|язык=|издание=The Astrophysical Journal|тип=|год=2005-06-10|месяц=|число=|том=626|выпуск=1|номер=|страницы=L11–L14|doi=10.1086/431241|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170320232346/https://arxiv.org/abs/astro-ph/0504481|archivedate=2017-03-20}}</ref> не демонстрируют эффекта замедления времени на больших космологических расстояниях?<ref>{{Статья|автор=M. R. S. Hawkins|заглавие=On time dilation in quasar light curves|ссылка=https://academic.oup.com/mnras/article/405/3/1940/967150/On-time-dilation-in-quasar-light-curves|издание=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society|год=2010-07-01|том=405|выпуск=3|страницы=1940–1946|issn=0035-8711|doi=10.1111/j.1365-2966.2010.16581.x|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170319204707/https://academic.oup.com/mnras/article/405/3/1940/967150/On-time-dilation-in-quasar-light-curves|archivedate=2017-03-19}}</ref>

=== [[Физика конденсированного состояния]] ===
; [[Аморфные тела]]: Какова природа [[Температура стеклования|перехода]] между жидкой или твёрдой и стекловидной [[Термодинамическая фаза|фазами]]? Какие физические процессы приводят к основным свойствам [[Стекло|стекла]]?<ref>{{citation |url=https://www.nytimes.com/2008/07/29/science/29glass.html |title=The Nature of Glass Remains Anything but Clear |journal=[[The New York Times]] |date=July 29, 2008 |author=Kenneth Chang |access-date=2017-09-30 |archive-date=2017-09-14 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170914193149/https://www.nytimes.com/2008/07/29/science/29glass.html |url-status=dead }}</ref><ref>«''The deepest and most interesting unsolved problem in solid state theory is probably the theory of the nature of glass and the glass transition.''» {{citation|author=P.W. Anderson| journal=Science|volume=267|year=1995|page=1615|title=Through the Glass Lightly| issue=5204| doi=10.1126/science.267.5204.1615.f}}</ref>
; [[Холодный ядерный синтез]]: Каково объяснение спорных докладов об избыточном тепле, излучении и трансмутациях?<ref name=autogenerated1>[http://www.newscientistspace.com/article.ns?id=mg18524911.600 13 things that do not make sense] {{Wayback|url=http://www.newscientistspace.com/article.ns?id=mg18524911.600 |date=20061017002533 }} newscientistspace, 19 March 2005, Michael Brooks</ref><ref>{{citation|title=The World's 20 Greatest Unsolved Problems|author=John R. Vacca|publisher=Prentice Hall|year=2004|isbn= 9780131426436|url=https://books.google.com/books?id=ouMmAAAACAAJ}}</ref><ref name=Feder2004>{{citation | last1 = Feder | first1 = T. | last2 = John | first2 = O. | title = Cold Fusion Gets Chilly Encore | year = 2004 | journal = Physics Today | volume = 58 | pages = 27 | url = http://www.physicstoday.com/pt/vol-58/iss-1/PDF/vol58no1p31a.pdf | doi = 10.1063/1.1881896 }}{{Недоступная ссылка|date=Май 2019 |bot=InternetArchiveBot }}</ref>
; Криогенная электронная эмиссия: Почему в отсутствие света увеличивается эмиссия электронов [[Фотоэлектронный умножитель|фотоэлектронного умножителя]] при уменьшении его температуры?<ref>{{Cite web |url=http://www.physorg.com/news187421719.html |title=Cryogenic electron emission phenomenon has no known physics explanation |accessdate=2011-03-10 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110605231503/http://www.physorg.com/news187421719.html |archivedate=2011-06-05 |url-status=live }}</ref><ref>{{cite journal | doi=10.1209/0295-5075/89/58001 | title=Spontaneous electron emission from a cold surface | date=2010 | last1=Meyer | first1=H. O. | journal=Epl (Europhysics Letters) | volume=89 | issue=5 }}</ref>
; [[Высокотемпературная сверхпроводимость]]: Каков механизм, вызывающий у некоторых материалов проявление [[Сверхпроводимость|сверхпроводимости]] при температурах намного выше 50 [[кельвин]]ов?<ref>Open Questions, Condensed Matter and Nonlinear Dynamics, item 2</ref>
; [[Сонолюминесценция]]: Что является причиной выброса коротких вспышек света при схлопывании пузырьков жидкости, возбуждённых звуком?<ref>{{citation |journal=Proceedings: Mathematical, Physical, and Engineering Sciences |volume=453 |publisher=Royal Society |year=1997 |quote=An unsolved problem in modern physics concerns the phenomenon of sonoluminescence}}</ref>
; [[Турбулентность]]:Можно ли создать теоретическую модель для описания статистики турбулентного потока (в частности, для его внутренней структуры)?<ref>Open Questions, Condensed Matter and Nonlinear Dynamics</ref> При каких условиях существует [[Существование и гладкость решений уравнений Навье — Стокса|гладкое решение уравнений Навье — Стокса]]?

=== [[Физика атмосферы]] ===
; [[Квазидвухлетний цикл]]: Какова природа колебаний с периодом порядка 26 месяцев, зарождающихся в экваториальной стратосфере?
; [[Полугодовой цикл]]: Какова природа колебаний с полугодовым периодом, проявляющихся, в частности, в виде загадочного эффекта «бабьего лета»?<ref>''Кригель А. М.'' Полугодовые колебания в атмосферах планет // Астрономический журн.—1986.—'''63''',1.—С.166-169.</ref>
; [[Равновесный градиент температуры]]: Существующая теория турбулентного переноса тепла в атмосфере дает значение вертикального градиента температуры −9.8 К/км, в то время как наблюдения дают значение абсолютной величины этого градиента почти на 40 % меньшее.
; [[Отрицательная вязкость]]: Каков физический механизм явлений с отрицательной вязкостью?<ref>''Старр В. П.'' Физика явлений с отрицательной вязкостью. М.: Мир.— 1971.— 260 С.</ref>
; [[Шаровая молния]]: Какова природа этого явления? Является ли шаровая молния самостоятельным объектом или подпитывается энергией извне? Все ли шаровые молнии имеют одну и ту же природу или существуют разные их типы?
; [[Молния]]: Почему лишь малая часть [[Кучевые облака|кучевого облака]] перед [[Гроза|грозой]] электрически заряжена?<ref name="Smirnov">Смирнов Б. М. [http://ufn.ru/ru/articles/2014/11/a/ Электрический цикл в земной атмосфере] {{Wayback|url=http://ufn.ru/ru/articles/2014/11/a/ |date=20141124025438 }} // [[УФН]].— 2014. — Т. 184. — № 11. — С. 1153—1176. — ISSN . — URL: http://ufn.ru/ru/articles/2014/11/a/ {{Wayback|url=http://ufn.ru/ru/articles/2014/11/a/ |date=20141124025438 }}</ref> Почему ступенчатый лидер молнии перемещается с паузами?<ref name="Smirnov" /> Чем объясняется чередование фаз сильного и слабого [[Электрический ток|тока]] в процессе образования молний?<ref name="Smirnov" />

=== [[Биофизика]] ===
; [[Синаптическая пластичность]]: Она необходима для [[Нейронная сеть|вычислительной]] и физической моделей мозга, но чем это обусловлено и какую роль она играет в процессах более высокого порядка вне [[Гиппокамп (часть мозга)|гиппокампа]] и [[Зрительная кора|зрительной коры]]?
; [[Аксональное наведение]]: Как [[аксон]]ы, исходящие из [[нейрон]]ов, находят свои цели? Этот процесс имеет решающее значение для развития [[Нервная система|нервной системы]], в частности, в вопросе формирования структуры соединений в мозге.
; [[Случайный процесс|Случайность]] и устойчивость к [[Отношение сигнал/шум|шуму]] при [[Экспрессия генов|экспрессии генов]]: Как гены управляют нашим телом, выдерживая различные внешние воздействия и внутреннюю [[стохастичность]]? Существуют различные модели генетических процессов, но мы далеки от понимания всей картины, в частности, в [[морфогенез]]е, в котором экспрессия генов должна жёстко регулироваться.
; Количественное исследование [[Иммунная система|иммунной системы]]: Каковы количественные свойства иммунных реакций? Каковы основные строительные блоки иммунной системы? Какую роль играет стохастичность?

==== [[Предсказание структуры белка|Проблема белка]] ====
: Определение трёхмерной структуры любого [[Белки|белка]] исходя из известной последовательности составляющих его аминокислот. Частично решена в 2020 году для белков, пригодных к рентгеноструктурному анализу, но не в общем случае<ref>[[Meduza]] 13.12.2020 [https://meduza.io/feature/2020/12/13/fundamentalnaya-problema-belka-reshena-uchenye-bilis-nad-ney-polveka-no-vse-sdelali-programmisty-google-i-eto-mozhet-byt-ochen-vazhno-dlya-meditsiny Фундаментальная «проблема белка» решена. Ученые бились над ней полвека, а помогли им в итоге программисты Google — и это может быть очень важно для медицины] {{Wayback|url=https://meduza.io/feature/2020/12/13/fundamentalnaya-problema-belka-reshena-uchenye-bilis-nad-ney-polveka-no-vse-sdelali-programmisty-google-i-eto-mozhet-byt-ochen-vazhno-dlya-meditsiny |date=20201213062601 }}</ref>.
; Физика биополимеров: Отсутствует теория, которая объясняет экспериментальные данные при конформационных и конфигурационных изменениях биополимеров{{sfn|Проблемы биологической физики|с=127|1974}}.

=== [[Физика полупроводников]] ===
* В случае полярных решёток опыт даёт значительное расхождение с теоретической зависимостью подвижности носителей заряда от температуры<ref name="Ioffe" />.
* В большинстве полупроводников величина и температурная зависимость [[Эффект Зеебека|термоэлектродвижущей силы]] на опыте расходятся с предсказаниями теории<ref name="Ioffe" />.

=== [[Геофизика]] ===
* Отсутствует законченная теория, объясняющая происхождение и эволюцию магнитного поля Земли{{sfn|Внутреннее строение Земли и планет|с=80|1978}}.
* Отсутствует объяснение явления антисимметрии в расположении материков и океанических впадин на поверхности Земли (наличие океанического и материкового полушария Земли, [[Антарктида|Антарктический материк]] противостоит океанической впадине [[Северный Ледовитый океан|Северного Ледовитого океана]])<ref>''[[Криволуцкий, Александр Евгеньевич|Криволуцкий А. Е.]]'' Голубая планета. Земля среди планет. Географический аспект. — М.: Мысль, 1985. — С. 228.</ref>.

=== [[Физика твердого тела]] ===
* Незатухающие токи в обычных проводниках, помещенных в магнитное поле, на один-два порядка больше предсказываемых теорией<ref>[[Постнаука|Постнаука на Дожде]] 26.11.17 Андрей Семёнов [https://tvrain.ru/lite/teleshow/postnauka/nezatuhajuschie_toki_v_metallicheskih_koltsah-451219/ Когда теория не совпадает с экспериментом: в чём особенность незатухающих токов] {{Wayback|url=https://tvrain.ru/lite/teleshow/postnauka/nezatuhajuschie_toki_v_metallicheskih_koltsah-451219/ |date=20171201035630 }}</ref>.

== Экспериментальная физика ==

=== [[Квантовая гравитация]], [[космология]], [[общая теория относительности]] ===
* Создание [[Гравитационно-волновая астрономия|гравитационно-волновой астрономии]]<ref>''Липунов В. М.'' Гравитационно — волновое небо, [[Соросовский образовательный журнал]], 2000, № 4</ref><ref>''Андерсен Р.'' Эхо Большого взрыва, [[В мире науки]], 2013, № 12</ref>.
* Проверка [[закон всемирного тяготения Ньютона|закона всемирного тяготения Ньютона]] на расстояниях, меньших 55 мкм, с целью проверки гипотезы о существовании добавочных пространственных измерений<ref>{{книга|автор =В.К. Воронов, А.В. Подоплелов
|заглавие =Современная физика|место =М.|издательство =КомКнига|год =2005|страницы =512|isbn=5-484-00058-0}}</ref>.
* Осуществление генерации и детектирования гравитационных волн в лабораторных условиях<ref>''[[Иваненко, Дмитрий Дмитриевич|Д. Д. Иваненко]], [[Сарданашвили, Геннадий Александрович|Г. А. Сарданишвили]]'' Гравитация. — М., ЛКИ, 2012 — ISBN 978-5-382-01360-2 — c. 62</ref>
* Выявление квантовых свойств гравитации путём исследования гравитационного поля очень малых массивных тел, которые удаётся перевести в состояние [[Квантовая суперпозиция|квантовой суперпозиции]]<ref name="МЬТ201956">{{статья |автор=Тим Фолджер|заглавие=Квантовая гравитация в лаборатории|издание=[[В мире науки]]|год=2019|номер=5—6|страницы=100—109}}</ref>

=== [[Метрология]] ===
* Создание эталона массы с приемлемой точностью на основе измерений фундаментальных [[Фундаментальные физические постоянные|физических констант]] масс различных элементарных частиц (протона, электрона и т. д.)<ref>
{{книга
 | автор           = Максимова Н. А.
 | заглавие      = Метрология, стандартизация, сертификация
 | место          = Якутск
 | издательство  = Якутский государственный университет
 | год           = 2005
 | страниц    = 132
 | isbn          = 5-7513-0635-x
}}</ref>.

== Проблемы, решённые за последние десятилетия ==
[[Файл:CMS Higgs-event.jpg|right|270px|thumb|Моделирование, показывающее появление [[Бозон Хиггса|бозона Хиггса]] при столкновении двух [[протон]]ов.]]
;[[Проблема спектральной щели]]: в 2015 г. доказана её неразрешимость в общем случае (для некоторых конкретных материалов она, наоборот, полностью разрешима)<ref>[[Nature]] ''Toby S. Cubitt, David Perez-Garcia, Michael M. Wolf'' volume 528, pages 207—211 (10 December 2015) [https://www.nature.com/articles/nature16059 Undecidability of the spectral gap] {{Wayback|url=https://www.nature.com/articles/nature16059 |date=20181206083024 }}</ref><ref>[[arXiv.org]] 20 April 2018 ''Toby Cubitt, David Perez-Garcia†, Michael M. Wolf'' [https://arxiv.org/pdf/1502.04573.pdf Undecidability of the Spectral Gap] {{Wayback|url=https://arxiv.org/pdf/1502.04573.pdf |date=20190104231227 }}</ref><ref>''Майкл Вольф, Тоби Кьюбитт, Давид Перес-Гарсиа'' Неразрешимая задача // [[В мире науки]] — 2018, № 12. — с. 46 — 59</ref>.
; Обнаружение [[Гравитационные волны|гравитационных волн]] (2015)
: 14 сентября 2015 года в 9:51 UTC двумя детекторами гравитационной обсерватории [[LIGO]] впервые были [[Открытие гравитационных волн|зарегистрированы гравитационные волны]]. Официально об открытии стало известно 11 февраля 2016 года.
; Обнаружение [[пентакварк]]а (2015)<ref>Петров В. Пентакварки // [[Наука и жизнь]]. — 2016. — № 3. — С. 20—24. — ISSN 0028-1263. — URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/28303/ {{Wayback|url=http://www.nkj.ru/archive/articles/28303/ |date=20160425005525 }}</ref>.
; Обнаружение [[тетракварк]]а (2014).
; [[Бозон Хиггса]] (2012/2013): Обнаружен экспериментально бозон Хиггса ([[большой адронный коллайдер]] в [[ЦЕРН]]е)<ref>''[[Рубаков, Валерий Анатольевич|Рубаков В. А.]]'' [http://www.nkj.ru/archive/articles/21175/ Долгожданное открытие: бозон Хиггса] {{Wayback|url=http://www.nkj.ru/archive/articles/21175/ |date=20131029194628 }} // [[Наука и жизнь]], 2012, № 10.</ref><ref>''[[Высоцкий, Михаил Иосифович|Высоцкий М. И.]]'' [http://www.ras.ru/publishing/nature.aspx К открытию бозона Хиггса] {{Wayback|url=http://www.ras.ru/publishing/nature.aspx |date=20140108134925 }} // [[Природа]], № 1, 2013</ref>.
;[[Эффект «Пионера»|Аномалия «Пионеров»]] (2012)<ref name="newscientist" />: Что вызывает небольшое дополнительное ускорение в направлении Солнца космических аппаратов «[[Пионер (программа)|Пионер]]»? Считается, что это является следствием ранее не учитываемой отдачи тепловых сил<ref>Turyshev, S.; Toth, V.; Kinsella, G.; Lee, S. C.; Lok, S.; Ellis, J. (2012). «Support for the Thermal Origin of the Pioneer Anomaly». Physical Review Letters 108 (24).</ref><ref>{{Cite web |url=https://www.nytimes.com/2012/07/24/science/mystery-tug-on-pioneer-10-and-11-probes-is-einsteins-i-told-you-so.html |title=Mystery Tug on Spacecraft Is Einstein's 'I Told You So' |work=The New York Times |date=2012-07-23 |accessdate=2017-09-30 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170827000258/http://www.nytimes.com/2012/07/24/science/mystery-tug-on-pioneer-10-and-11-probes-is-einsteins-i-told-you-so.html |archivedate=2017-08-27 |url-status=live |last1=Overbye |first1=Dennis }}</ref>.
;Продолжительные [[гамма-всплеск]]и (2003): Продолжительные гамма-всплески связаны со смертью массивных звёзд в некоторых специфических случаях вспышек типа [[Сверхновая звезда|сверхновой]], известных как [[Гиперновая звезда|гиперновые звезды]].
;[[Проблема солнечных нейтрино]] (2002): Новое понимание физики [[нейтрино]], требующее модификации [[Стандартная модель|Стандартной модели]] [[Физика элементарных частиц|физики элементарных частиц]], в частности, [[Нейтринные осцилляции|нейтринных осцилляций]]<ref>''Куденко Ю. Г.'' Нейтринная физика: год угла смешивания // [[Природа]], 2012, № 11</ref>.
;[[Реликтовое излучение]] (2000-е): Измерена анизотропия реликтового микроволнового излучения (спутниковый эксперимент [[WMAP]])<ref>{{книга
|автор = [[Окунь, Лев Борисович|Окунь Л.Б.]]
|заглавие = Элементарное введение в физику элементарных частиц
|место = М. 
|издательство = ФИЗМАТЛИТ
|год = 2009 
|страниц = 120
|isbn = 978-5-9221-1070-9 
}}</ref>.
;Реальность [[кварк]]ов (1995): Изначально учёные считали кварки очередной [[абстракция|математической абстракцией]]. Только открытие [[топ-кварк]]а окончательно убедило их в реальности кварков<ref>{{cite web|url=http://lenta.ru/articles/2012/06/27/plasma/|title=Жарче Солнца|date=2012-06-28|work=Конфайнмент и реальность кварков|publisher=[[Лента.Ру]]|accessdate=2014-01-26|archiveurl=https://web.archive.org/web/20140104225630/http://lenta.ru/articles/2012/06/27/plasma/|archivedate=2014-01-04}}</ref>.
;Возрастной кризис (1990-е): Оценка [[Возраст Вселенной|возраста Вселенной]] от 3 до 8 миллиардов лет была меньше, чем оценка возраста самых старых звёзд в нашей галактике. Уточнение оценок расстояния до звёзд и введение [[Тёмная энергия|тёмной энергии]] в космологическую модель позволили повысить точность оценки возраста Вселенной.
;[[Квазар]]ы (1980-е): На протяжении десятилетий природа квазаров была непонятна<ref>[http://www.jb.man.ac.uk/public/story/mk1quasars.html MKI и открытие квазаров. Обсерватория Jodrell Bank] {{Wayback|url=http://www.jb.man.ac.uk/public/story/mk1quasars.html |date=20110811152054 }}{{ref-en}}</ref>. Сейчас они рассматриваются как разновидность [[Активные ядра галактик|активных ядер галактик]], которые излучают огромную энергию за счёт материи, падающей в массивную [[Чёрная дыра|чёрную дыру]] в центре галактики<ref>[http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1996/35/image/a/ Съёмки квазаров телескопом Хаббла.] {{Wayback|url=http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1996/35/image/a/ |date=20110204192333 }}{{ref-en}}</ref>.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{книга
 | автор = Фрауэнфельдер Г., Хенли Э.
 | заглавие = Субатомная физика
 | место = М.
 | издательство  = Мир
 | год = 1979
 | страниц = 736
 | ref = Субатомная физика
 }}
* {{книга
 | автор = Фейнман Р. Ф.
 | заглавие = Квантовая механика и интегралы по траекториям
 | место = М.
 | издательство  = Мир
 | год = 1968
 | страниц = 380
 | ref = Квантовая механика и интегралы по траекториям
 }}
* {{книга
 | автор           = Жарков В. Н.
 | заглавие      = Внутреннее строение Земли и планет
 | место          = М.
 | издательство  = Наука
 | год           = 1978
 | страниц    = 192
 | ref             = Внутреннее строение Земли и планет
 }}
* {{книга
 | автор           = Мендельсон К.
 | заглавие      = Физика низких температур
 | место          = М.
 | издательство  = ИЛ
 | год           = 1963
 | страниц    = 230
 | ref             = Физика низких температур
 }}
* {{книга
 | автор           = [[Блюменфельд, Лев Александрович|Блюменфельд Л.А.]]
 | заглавие      = Проблемы биологической физики
 | место          = М.
 | издательство  = Наука
 | год           = 1974
 | страниц    = 335
 | ref             = Проблемы биологической физики
 }}
* {{книга
 | автор           = Кресин В.З.
 | заглавие      = Сверхпроводимость и сверхтекучесть
 | место          = М.
 | издательство  = Наука
 | год           = 1978
 | страниц    = 192
 | ref             = Сверхпроводимость и сверхтекучесть
 }}
* {{книга
 | автор           = Зигель Ф.Ю.
 | заглавие      = Путешествие по недрам планет
 | место          = М.
 | издательство  = Недра
 | год           = 1988
 | страниц    = 220
 | ref             = Путешествие по недрам планет
 }}
* {{книга
 | автор           = [[Пенроуз, Роджер|Пенроуз Р.]]
 | заглавие      = [[Новый ум короля|Новый ум короля: о компьютерах, мышлении и законах физики]]
 | место          = М.
 | издательство  = Едиториал УРСС
 | год           = 2003
 | страниц    = 384
 | isbn = 5-354-00005-X
 | ref             = Новый ум короля: о компьютерах, мышлении и законах физики
 }}
* {{книга
 | автор           = [[Смородинский, Яков Абрамович|Смородинский Я.А.]]
 | заглавие      = [http://www.math.ru/lib/book/djvu/bib-kvant/temperature.djvu Температура]
 | место          = М.
 | издательство  = Наука
 | год           = 1981
 | страниц    = 160
 | isbn = 
 | ref             = Температура
 }}
* {{книга
 | автор           = Чернин А.Д.
 | заглавие      = [http://www.math.ru/lib/files/djvu/bib-kvant/kvant_38.djvu Звезды и физика]
 | место          = М.
 | издательство  = Наука
 | год           = 1984
 | страниц    = 160
 | isbn = 
 | ref             = Звезды и физика
 }}
* {{книга
 | автор           = [[Тябликов, Сергей Владимирович|Тябликов С.В.]]
 | заглавие      = Методы квантовой теории магнетизма
 | место          = М.
 | издательство  = Наука
 | год           = 1965
 | страниц    = 334
 | isbn = 
 | ref             = Методы квантовой теории магнетизма
 }}
* {{книга
 | автор           = [[Боголюбов, Николай Николаевич|Боголюбов Н.Н.]], [[Логунов, Анатолий Алексеевич|Логунов А.А.]], [[Тодоров, Иван Тодоров|Тодоров И. Т.]] 
 | заглавие      = Основы аксиоматического подхода в квантовой теории поля
 | место          = М.
 | издательство  = Наука
 | год           = 1969
 | страниц    = 424
 | isbn = 
 | ref             = Основы аксиоматического подхода в квантовой теории поля
 }}
* {{книга
 | автор           = Кейн Г. 
 | заглавие      = Современная физика элементарных частиц
 | место          = М.
 | издательство  = Мир
 | год           = 1990
 | страниц    = 360
 | isbn = 5-03-001591-4 
 | ref             = Современная физика элементарных частиц
 }}
* {{книга
 | автор           = [[Смородинский, Яков Абрамович|Смородинский Я. А.]] 
 | заглавие      = Температура
 | место          = М.
 | издательство  = ТЕРРА-Книжный клуб
 | год           = 2008
 | страниц    = 224
 | isbn = 978-5-275-01737-3 
 | ref             = Температура
 }}
* {{книга
 | автор = [[Широков, Юрий Михайлович|Широков Ю. М.]], [[Юдин, Николай Прокофьевич|Юдин Н. П.]]
 | заглавие = Ядерная физика
 | место = М.
 | издательство  = Наука
 | год = 1972
 | страниц = 670
 | isbn = 
 | ref = Широков
 }}
* {{книга
 | автор = [[Садовский, Михаил Виссарионович|Садовский М. В.]]
 | заглавие = Лекции по квантовой теории поля
 | место = М.
 | издательство  = ИКИ
 | год = 2003
 | страниц = 480
 | isbn = 
 | ref = Садовский
 }}
* {{книга
 | автор = [[Румер, Юрий Борисович|Румер Ю. Б.]], [[Фет, Абрам Ильич|Фет А. И.]] 
 | заглавие = Теория групп и квантованные поля
 | место = М.
 | издательство  = Либроком
 | год = 2010
 | страниц = 248
 | isbn = 978-5-397-01392-5
 | ref = Румер
 }}
* {{книга | автор = [[Новиков, Игорь Дмитриевич|Новиков И.Д.]], [[Фролов, Валерий Павлович|Фролов В.П.]] | заглавие = Физика черных дыр | место = М. | издательство = Наука | год = 1986 | страниц = 328 | isbn = | ref = Новиков}}
* {{книга | автор  = Рез И. С., Поплавко Ю. М. | заглавие = Диэлектрики. Основные свойства и применения в электронике | место = М. | издательство  = Радио и связь | год = 1989 | страниц  = 288 |isbn = 5-256-00235-X |  ref  = Рез}}
* {{книга | автор  = Паттерман С. | заглавие = Гидродинамика сверхтекучей жидкости | место = М. | издательство  = Мир | год = 1978 | страниц  = 520 |isbn = |  ref  = Паттерман}}
* {{книга | автор  = [[Тирринг, Вальтер|Вальтер Е. Тирринг]] | заглавие = Принципы квантовой электродинамики | место = М. | издательство  = Высшая школа | год = 1964 | страниц  = 225 |isbn = |  ref  = Тирринг}}
* {{книга | автор = [[Боголюбов, Николай Николаевич|Боголюбов Н.Н.]], [[Ширков, Дмитрий Васильевич|Ширков Д.В.]] | заглавие = Введение в теорию квантованных полей | место = М. | издательство = Наука | год = 1957 | страниц = 442 | isbn = | ref = Боголюбов}}

== Ссылки ==
* {{cite web|author=Иванов, Игорь|title=Физика элементарных частиц в 2017 году|url=http://elementy.ru/novosti_nauki/433173/Fizika_elementarnykh_chastits_v_2017_godu/t21095/Astronomiya|accessdate=2018-03-18|archive-date=2018-03-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20180303100612/http://elementy.ru/novosti_nauki/433173/Fizika_elementarnykh_chastits_v_2017_godu/t21095/Astronomiya|url-status=live}}
* [http://www.sciencemag.org/sciext/125th/ What don’t we know?] {{Wayback|url=http://www.sciencemag.org/sciext/125th/ |date=20100524173900 }} Science journal special project for its 125th anniversary: top 25 questions and 100 more.
* [https://web.archive.org/web/20060504195838/http://www.aip.org/pnu/ Physics News Update] A weekly physics news bulletin hosted by the [[American Institute of Physics]].
* [http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/open_questions.html Open Questions in Physics] {{Wayback|url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/open_questions.html |date=20110604154302 }} ([https://cyber-ek.ru/science/open_questions.html Открытые вопросы в физике] {{Wayback|url=https://cyber-ek.ru/science/open_questions.html |date=20210412060428 }})
* [https://www.newscientist.com/article/mg18524911.600-13-things-that-do-not-make-sense.html New Scientist: 13 things that do not make sense.] {{Wayback|url=https://www.newscientist.com/article/mg18524911.600-13-things-that-do-not-make-sense.html |date=20150623175524 }}
* [http://www.openproblems.net/ List of links to unsolved problems in physics, prizes and research.] {{Wayback|url=http://www.openproblems.net/ |date=20130922033222 }}
* [http://www.nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/ideachev.html Ideas Based On What We’d Like To Achieve] {{Wayback|url=http://www.nasa.gov/centers/glenn/technology/warp/ideachev.html |date=20130924060726 }}
* [http://www-conf.slac.stanford.edu/ssi/2004/Default.htm 2004 SLAC Summer Institute: Nature’s Greatest Puzzles] {{Wayback|url=http://www-conf.slac.stanford.edu/ssi/2004/Default.htm |date=20140730014802 }}
* [https://www.newscientist.com/article/dn14179-glasss-dual-personality-explained-at-last.html Dual personality of glass explained at last] {{Wayback|url=https://www.newscientist.com/article/dn14179-glasss-dual-personality-explained-at-last.html |date=20100111011301 }}

{{Нерешённые проблемы}}

[[Категория:Нерешённые проблемы современной физики|*]]
[[Категория:Списки нерешённых проблем|Физика]]