Quando, no final do século 19, um jovem Max Planck expressou perante um professor de física que seu desejo de se dedicar à disciplina, Recebeu a resposta que não havia grandes coisas para aprender: o mais rápido possível, um físico na época era esclarecer alguns pequenos detalhes. No entanto, o Planck não foi permitido intimidar. Alguns anos depois, suas investigações deu ao pistolletazo para a mecânica quântica de partida e, com ela, contribuíram para mudar a imagem do mundo para sempre.
hoje é um fato indiscutível que a física tem um longo caminho a percorrer. De fato, mais conhecimento os maiores físicos se acumularam parecem ser os mistérios que enfrentam. Abaixo, apresentamos nossos dez enigmas favoritos da física atual.
10. Raios cósmicos ultragerosos
do espaço exterior inumerável partículas atingem a terra. Embora esse fenômeno seja conhecido por algum tempo, há alguns deles cujos desafios de energia de toda a proporção. Em 1991, um experimento em Utah detectou os traços dos quais mais tarde se tornaria conhecido como “OGM partícula”, pelas iniciais da expressão inglesa Oh meu Deus! (“Oh, meu Deus!”): Uma partícula com uma energia de 320 exaeletronvolvolts (320 × 1018 EV), o mesmo que teria uma bola de tênis rápida. Felizmente, essas partículas aparecem com frequência muito baixa e, quando atingem nosso planeta, são travadas pela atmosfera.
Acredita-se que os habituais raios cósmicos (com energias bilhões de menores) geram em supernova remanescentes, explosões estelares e outros fenômenos astrofísicos violentos. Os com maior energia, no entanto, procederiam de aceleradores galácticos nem identificados. Há alguns anos, um estudo descobriu que essas partículas ultra-rápidas pareciam vir de uma área de concreto do céu em que, no entanto, não parecia haver qualquer fonte identificável. Hoje, o mistério das partículas mais energéticas do cosmos ainda está aberto.
9. Supercondutores de alta temperatura
Supercondutores de alta temperatura têm ocupado físicos por mais de 30 anos. Como supercondutores tradicionais, esses materiais transportam eletricidade sem resistência. No entanto, eles o fazem a temperaturas a que, em princípio, esse fenômeno não deve ocorrer.
Quando a corrente elétrica flui através de nossos cabos, parte da energia é sempre perdida. Isso não acontece em materiais supercondutores, o que pode levar a eletricidade sem oferecer resistência sempre que esfriar a temperaturas próximas ao zero absoluto. Neste caso, o princípio subjacente é bem compreendido: o fenômeno é baseado na formação de pares de elétrons, conhecido como “pares de cooper”, que são gerados a temperaturas muito baixas e permitem que a eletricidade circule sem perdas. Por outro lado, em supercondutores de alta temperatura, o mecanismo responsável permanece não identificado.
Hoje, o uso desses materiais é limitado. O termo “alta temperatura” é relativo, uma vez que se refere a temperaturas muito maiores do que aquelas que o fenômeno geralmente aparece, mas em qualquer caso permanece muito baixa (da ordem de 140 graus abaixo de zero). Mesmo assim, compreender a supercondutividade de alta temperatura poderia abrir a porta para novas aplicações e, sob certas condições especiais, talvez forneça uma alternativa aos drivers tradicionais.
8. Buracos negros
Buracos negros podem ser descritos como poços escuros que engolem tudo o que cai para sempre. Astrônomos incríveis têm sinais claros de sua existência. No entanto, sua última descrição nos termos físicos continua a ser tudo um mistério.
Estas estrelas são formadas quando uma estrela muito mais massiva que o sol esgotou seu combustível e colapsa sobre si mesmo pelo efeito de seu próprio peso. De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, os buracos negros deformam a geometria do espaço ao redor de tal ponto que nada que possa sair neles. Mas esse fenômeno constitui a origem de um problema sério. De acordo com a mecânica quântica, as informações de um sistema físico nunca podem ser perdidas. Isso significa que, pelo menos, em princípio, deve ser sempre possível reconstruir a última configuração de um sistema de partículas do seu estado atual. No entanto, o que acontece se as partículas e todas as suas informações desaparecerem para sempre?
Este paradoxo levou alguns físicos a questionar a existência de buracos negros, bem como argumentar que suas propriedades poderiam ser muito diferentes daquelas que a relatividade geral prevê. Por sua vez, outros tentaram resolver a questão apelando às propriedades quânticas do espaço-tempo. Idéias sobre isso abundam. Seja como possível, o problema é considerado há décadas como um dos mais árduos que a física teórica enfrenta. 
7. Turbulência
A turbulência – o fenômeno responsável pelo aparecimento de redemoinhos ou tornados em gases e líquidos, por exemplo – demonstrou ser um osso rolante incrivelmente duro. Décadas atrás que os físicos tentam modelar, até agora sem muito sucesso. Essa dificuldade teórica colide com a vida cotidiana do fenômeno: a turbulência aparece quando o vento sopra, ferver a água ou remove o leite do café, entre muitos outros exemplos.
A turbulência pertence ao tipo de fenômeno conhecido como “Não linear”, entre os quais os fenômenos caóticos também estão incluídos. Os sistemas desse tipo são extremamente sensíveis a mudanças nas condições iniciais, no sentido de que uma pequena alteração no estado do sistema pode modificar completamente sua evolução subseqüente. Entre outras razões, essa propriedade torna impossível prever o comportamento a longo prazo de um fluido turbulento.
Tudo direito, os físicos continuam a ser bem procurando leis universais para descrever a turbulência. Uma descrição geral poderia ser aplicada em uma infinidade de áreas:. A partir da previsão do tempo para a minimização da resistência aerodinâmica ou muito fenômenos mais exóticos, como a formação de galáxias 
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6. O desconhecido da gravidade
sem gravidade Nosso universo não existiria. Seus efeitos são óbvios: é a força que nos mantém colada à terra, o que faz com que os planetas se virem ao redor do sol e o que cohessa as galáxias. No entanto, os mecanismos que subjacam a essa interação fundamental continuam a ser um mistério.
No século XVII, Isaac Newton estabeleceu que duas massas estavam certas uns aos outros por meio de uma força que apareceu entre eles. No entanto, no início do século passado, Einstein mostrou que era um fenômeno muito mais complexo: de acordo com a teoria da relatividade geral, a matéria e a energia deformam a geometria do espaço e do tempo, e isso afeta a maneira como os corpos próximos se movem . Uma das previsões da teoria de Einstein é a existência de ondas gravitacionais: deformações do espaçamento geradas por grandes massas em movimento e que são propagadas à velocidade da luz. Há alguns anos, e depois de várias décadas de busca, o experimento dos EUA conseguiu detectá-los pela primeira vez.
No entanto, ao contrário do que acontece com as outras três forças fundamentais da natureza, os físicos não têm No entanto, foi capaz de detectar o Graviton, a partícula quântica hipotética responsável pela transmissão de interação gravitacional. O fato de que a gravidade é muitas ordens de magnitude mais fraca do que as outras interações da natureza faz com que a partícula que seja praticamente impossível de detectar. Outro grande mistério da gravidade é precisamente que: por que sua intensidade é tão fraca em comparação com as das outras forças fundamentais. Com tantas perguntas e tão poucas respostas, a gravidade continua sendo um dos maiores quebra-cabeças da física contemporânea. 
5. Você tem o universo mais dimensões?
Espaço comum tem três dimensões: para baixo, para a frente e para a esquerda. No entanto, nada a impede de ter mais. A teoria das cordas, por exemplo, prevê um espaço-tempo dez dimensional: nove mais tempo, algo impossível de visualizar, mas perfeitamente possível do ponto de vista matemático. De fato, a ideia de que o universo poderia ter mais dimensões do que podemos ver não é novo, mas remonta aos vinte anos do século passado.
Mas, se existindo, como essas dimensões adicionais seriam E por que não os percebemos? A resposta usual é que seriam dimensões microscópicas, apenas aparentes em escalas muito mais baixas do que atualmente podemos resolver nossos melhores experimentos. Outras possibilidades envolvem dar abrigo para outros universos. Até agora, no entanto, nem os grandes aceleradores de partículas nem outros experimentos conseguiram obter sinais de dimensões suplementares.
4. Material escuro e energia
Os corpos celestes que são familiares não são mais do que uma pequena fração de tudo que existe.De acordo com todas as observações e modelos, radiação e matéria que sabemos (luz e átomos que compõem planetas, estrelas e tudo o que podemos ver) mal daria uma conta de 5% do conteúdo total de energia do universo. O resto é composto por dois agentes de natureza desconhecida, conhecido como matéria escura e energia escura.
Tal suposição é baseada em observações astronômicas. Por exemplo, a velocidade na qual as estrelas giram nas galáxias devem torná-las desintegradas, algo que, no entanto, não acontece. Para explicar, os físicos postulam que as galáxias estão imersas em enormes nuvens formadas por algum tipo de matéria invisível. Até hoje, no entanto, ninguém sabe o que esse “assunto escuro” é composto, o que daria uma conta de 25% de toda a energia presente no cosmos. A hipótese mais comum postula que é formada por partículas elementares que não absorvem ou emitem luz, embora até agora nenhum experimento tenha sido capaz de detectá-los.
Mas o mistério não termina lá. A maior parte da energia do cosmos corresponde à energia escura, o misterioso agente ao qual os físicos atribuem a expansão acelerada do universo. A energia escura neutralizaria a força da gravidade (que tenderia a parar a expansão cósmica) e, de acordo com todos os cálculos, seria responsável por 70% de toda a energia presente no universo atual. 
3. Uma teoria unificada
Numerosos físicos, Einstein incluídos, sonharam com a possibilidade de formular uma teoria dos quais todas as leis da natureza poderiam ser derivadas. E embora até agora todas as tentativas tenham sido malsucedidas, nem alguns pesquisadores estão convencidos de que essa teoria final deve existir.
Um grande passo nessa direção vem das chamadas “grandes teorias de unificação” (intestino, por sua sigla Em inglês), que forneceram modelos que aspiram a descrever com algumas regras básicas três das quatro interações fundamentais da natureza: nucleares eletromagnéticos, desintegrações radioativas e fortes nucleares (responsáveis por manter os núcleos dos átomos juntos). Como essas três interações têm uma descrição matemática semelhante, muitos físicos acreditam provável que possam ser derivados de uma única teoria.
No entanto, uma verdadeira “teoria de todos” também deve explicar a gravidade. Hoje, o candidato mais popular é a teoria das cordas, bem como uma generalização hipotética de sua conhecida como teoria M. Quanto a uma explicação quântica da gravidade, uma alternativa à teoria das cordas é a gravidade quântica de loops. No entanto, todas as tentativas feitas até agora continuam a enfrentar grandes problemas teóricos e experimentais. De fato, pode acontecer que uma teoria de tais características não existisse. 
2. A descrição quântica da realidade
sob certas condições, as partículas quânticas parecem estar conectadas entre si, mesmo que sejam separadas por grandes distâncias. Esse fenômeno, conhecido como entrelaçado, foi especialmente qualificado por Einstein como “ação de distância fantasmagórica”. Quando duas partículas são entrelaçadas, as medições feitas em um deles permitem prever as propriedades de seu parceiro, mesmo que isso esteja longe e um e outro não possa mais ser interagindo. Por outro lado, as partículas quânticas não parecem ter propriedades bem definidas até que estas não sejam medidas em um experimento: antes de uma medição, um sistema quântico é descrito apenas em termos de probabilidades.
por estranhos Isso pode parecer, essas propriedades foram verificadas repetidas vezes em todos os tipos de experimentos. No entanto, não há consenso claro sobre o que a noção de realidade física subjaz a tais fenômenos. A realidade depende da maneira como investigamos isso? Há outros universos em que diferentes probabilidades quânticas se materializam? A interpretação usual da função de onda correta? Seja, como pode, a mecânica quântica parece direcionar os limites da nossa compreensão: em seu nível fundamental, o universo parece ter uma estrutura completamente diferente a partir da qual nossa experiência diária nos diz. 
1. O começo e o fim do cosmos
Como tudo começou? Como vai acabar? Há o começo e o fim? Os filósofos não são os únicos que lidam com essas questões. Para muitos pesquisadores, tanto o passado quanto o futuro do universo são os mistérios mais elementares da física.A teoria da grande explosão visa tudo – materia, energia, espaço e tempo – teria se originado de um estado de densidade infinita conhecida como “singularidade”. No entanto, até agora, ninguém encontrou uma descrição física satisfatória dessa suposição inicial do estado ou a primeira fração de segundo após a grande explosão.
Quanto ao destino do universo, as respostas disponíveis não são muito top. Uma coisa é verdadeira: neste momento, o cosmos está se expandindo em uma velocidade crescente. Pode nunca parar, mas também pode evoluir para um estado final estacionário ou até mesmo inverter sua dinâmica atual e acabar em uma “grande implosão”, após o que tudo poderia começar de novo. Se este for o caso, isso poderia responder a questão do que era antes da grande explosão.
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