物质到底能不能无限分割?

物原爱牛毛1

宇宙中的物质从大到小来分,看上去可以无限分割,比如宇宙中的可见物质最大的是宇宙网,这些宇宙网上的小结实际上都是超星系团,超星系团之下有星系团,星系团中包含有星系,星系之中都有上亿个恒星系统,每个恒星系统又有行星,矮行星,小行星,彗星等,像我们地球这样的行星在银河系中约有上万亿个,而生活在地球上的我们又有知道身边的所有物体都是由分子和原子组成的,每个分子都包含有多个原子,而原子又可以分成电子,质子和中子,每个中子和质子又可以分成三个夸克和胶子,如今科学家们认为夸克也可以再分割,如此类推貌似可以无限分割下去。



但事实上自从量子力学创建以来,量子学家普朗克告诉我们,宇宙也是有它的基础单位的,他也创建了很多量子力学的基本单位,比如普朗克时间,普朗克单位,普朗克长度等等,将物质时间和能量都进行了最小定义,所以在量子力学看来,物质并非可以无限分割,刚到了,普朗克单位的尺度上时,就不可以再分割了。


一个光子在一个普朗克时间行进的距离就是一个普朗克长度,量子力学认为宇宙中不会有比这个尺度更小的尺度了,而普朗克单位是所有已知体积单位中最小的体积单位,数值为10^-99(10的-99次方)立方厘米,它也被称为宇宙一像素,也就是说不能再被分割的最小体积了。

现今并没有什么理论可以推翻量子力学,而且量子力学的许多定义都是在被科学实验相继证实的,我们认为物质可以无限分解的观念也得改一改了。不过凡事无绝对,当将来的人们对量子力学的观念进行提升的时候,或许会发现,每一个普朗克单位里面都有一个宇宙呢。



宇宙万能镜

对于物质是否可以无限分割的讨论,古代的先哲们讨论了很多,《庄子-天下篇》中有“一尺之棰,日取其半,万世不竭”的记述。意思就是,一根一尺长的木棒,每天截取一半,永远都可以这样截断下去。这就是物质可以无限分割的观点。古希腊的哲学家们对此也进行了讨论,有一派哲学家认为,物质不断分割下去,会分割成不能再分的基本单位,这就是“原子”,这个原子的概念和现代原子的概念是不同的。“原子”(atom)一词源自希腊语,意思就是“不可分割”。

在19世纪末的经典物理学大厦上空,飘荡着两朵乌云。其中之一就是黑体辐射的紫外灾难,经典物理学根本解释不了这个问题。这时候量子力学创始人之一的普朗克发现,如果能量是一份份辐射出去的,就能够解决这个难题,这样就诞生了《量子力学》。量子力学用实验发现,这个世界的物质是不能无限分割的,甚至连空间、时间都不能无限分割,它们的最小值分别被命名为:普朗克长度、普朗克时间。在数学上是可以小于这些值的,但小于这些值在物理学中是无意义的。

图:弦理论


所以,科学实验告诉我们,这个世界的一切都是不能无限分割的,这也包括了物质。目前的实验观测到的,组成物质的最小单位是夸克。但弦理论认为,组成这个世界的是一条条震动的一维弦。这个理论还不能通过实验证实,只能寄希望于科学的进步了。


讲科学堂

这个问题的答案要视物质的定义而定。物质的本质就是存在,而存在的形式是由观察者的意识决定的。所以物质的可分性,也是由观察者对物质的定义决定的。

如果按人类的能力要分割物质,那么物质的最小单位可能就是所谓的物质最基本单元,夸克。因为人类的观察能力即是光,和距离,还有时间。并且在人类的物质层面存在的最基本形式就是能量和时间。所以没有能量或者时间的物质人类就不能观察。

但是“道生于有和无。”“无”也是物质存在的形式。如何分割人类的“无

”就是物质可分性的进一步演绎。

虽然人类对“无”现在还无能为力。但是逻辑上“无”也是物质的组成部分。在数学上就有空集的概念和微分的理论可以推演数学可分性的必须性。那么如果物质的本质是数学的延伸,那么物质的可分性就可以用数学逻辑推出。所以物质是无限可分的。这也是辩证唯物主义的精髓。


科学无止境

本题很难。关键是界定问题的范畴。显然,物质的分级问题,研究的是物质,当然物理范畴,研究测量的最小尺度。既不是数学问题,更不是哲学问题。

为什么要界定物质的最小单位呢?当然是为了研究物质结构的最低层次。不同的物质结构层次,对应不同尺度的测量单位。

物质的分级,不取决于数学上的可能性,也不取决于哲学上的辩证逻辑,而只取决于人类对微观层面的测量需求。





测量类星体的距离,最小单位是光年(ly),即1.5e15m。测量银河系天体的距离,最小单位是天文单位(AU),即1.5e11m。


测量海岸线的距离,最小单位是千米(km),太精密了就很荒唐。测量人体尺寸,最小单位是厘米(cm)。

测量细菌,最小单位微米(μm, 1e-6m)。测量病毒,最小单位到纳米(nm, 1e-9m)。

测量原子或分子的半径,最小单位是0.01纳米(0.01nm, 1e-11m),测量电子质子的尺度,最小测量单位是0.1费米(0.1fm, 1e-16m)。


测量引力子的半径,涉及暗物质与暗能量,涉及真空介质,这大概是人类的终极需求。

我的研究估计,引力子是漩涡真空场量子,是真空小涟漪,像铁饼状的陀螺,最小质量单位是0.1纳费费千克(1e-39kg),半径从略。


原道童子

物质的分割能否无限,从科技方面讲,取决于技术能力、技术手段;从思想意识即形而上来讲,取决于意识本能。科技能力始终有限,意识能力无限。

物质的分割大概分为两种:一种是几何学的分割,即线、面、体、多维的分割,比如切菜,这种分割基本不会破坏物质的原子结构、分子结构、大分子结构,目前似乎还不能切割原子,除非核裂变,而夸克结构只是观察结果,并非独立切割出来而具有单独存在能力;一种是功能性的分割,就如将汽车分割成几万个零部件,每个零部件都有特定的功能,而这种特定功能只能对特定对象起特定的作用,而特定功能只是意识的定义,可以说任何东西都可以是万能的,没有所谓的特定功能,特定功能只存在于特定结构,结构本身也只取决于认知与思维的能力。

分割只能针对有形的物质,即行而下的东西,而不能分割无形无相的虚空。有形的物质只是作用于人的眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴、身体、意识等六根产生的见闻觉知,即色、声、香、味、触、法。物质本身是看不到自己的形状的,也可以说物质本身就是虚空,人类给各种物质定义各种性能,这是将物质个性化与人格化。

能不能无限分割物质,这不重要,而分割物质后有什么作用,对人类有什么好处,这才是最重要的。


般若究竟涅槃

这个问题如果究极结果,就会成为哲学问题,也就是世界观。

世界观一:假设物质能无限可分,那么怎么细分都存在物质,整个宇宙也就是实的。

世界观二:假设物质不能无限可分,分到一定程度就不是物质了,否则那个最小物质一定还能分,整个宇宙就是虚的,我们感觉到的实物,只不过是无数个虚的能量体产生的场。

普朗克尺度应该是当今科技能分到的最小尺度,不能保证一万年后的科技还能不能分,所以普朗克尺度不能回答物质能不能无限可分。

要回答物质能不能无限可分,首先要回答空间有没有最小尺度,比如恒星能不能无限塌缩,如果黑洞不能继续塌缩,如果空间有最小尺度,这就很诡异,最小的物质一定不会比最小的空间还小,否则最小的物质岂不是挤出了最小空间。

如果空间不存在最小尺度,那问题又来了,大爆炸理论站不住脚,宇宙无限塌缩到基点,如果空间无限小,那么物质就可以无限塌缩,基点也就不存在,大爆炸也就无从谈起。


空间沉降力

我们想要搞清楚这个问题。先要去认清什么是物质和什么是能量?(一)物质和物质间的关系叫做能量。例如原子与原子组成分子或者说分子分解成原子与原子。物质间关系发生了变化,也就需要释放或吸收能量。(二)物质每次分割都伴随能量变化。能量以什么形式变化?当然是以能量子,包括光子和暗物质。光子和暗物质的共性是什么?拥有质量且不带电。(三)物质能否无限分割?回答这个问题我们得想想物质能否被消灭。为什么?如果物质能无限分割,它终会无限接近于零,也即是说它会被消灭。但这是不对的,物质是不会被消灭的。如果它会被消灭,一切终会不存在。由于时间存在了足够久,我们也就早已不存在。但是,我们是存在的,所以物质不会被消灭。(四)物质和能量来自于哪里?物质是一直存在的。能量是超自然存在施加的。例如:电视,电话,电脑等等,它们就像宇宙物质。接通电源,它们就像超自然施加的能量。电器设备工作,就像宇宙万物的运动。


云水映飞鸟

‘‘吾生也有涯,而知也无涯’’,人类的认识能力永远是有限的,而物质世界的范围是无限的,人类的认识永远不会穷尽世界的所有。所以永远不要说什么研究到底了,到头了的话。曾几何时,人们认为原子就是最基本的粒子,不了再分。后来人们发现了电子质子中子,就又以为那是基本粒子了。后来又知道质子中子由夸克构成,夸克又有什么弦构成。这当然还是假说,将来也许会证实,也可能被证伪。不论哪种情况,都不能说是最小粒子。因为谁也无法保证,今后会不会又发现更小的结构。

就像我们研究宇宙,由太阳系到银河系,再到诸多河外星系,据说现在可以观测的宇宙范围已经达到九百多亿光年,到头了吗?谁也不能保证今后随着研究手段深入,不会在这个范围之外发现更多的空间星系。也许今后某个很长时间内,发现现有空间星系之外几千亿光年空旷无物,那也不能说明整个宇宙就这么一千多亿光年有星系,此外所有空间都没有任何物体。也许有小的不发光物体我们观测不到,也许几万亿光年之外又有许多巨大的星系群呢。

我们的古人说过,宇宙是无限空间和无限时间的统称,这个无限包括无限大和无限小。宇宙‘其大无外,其小无内’,宇宙大到没有边界,小到没有极限。

所谓普朗克时间和普朗克空间都只是一种假说,为了解释量子力学中的某些现象而假定的度量单位。这只是目前的认识,以后应该会有更科学的解释。当我们的认识仅限于原子时,原子理论足以解释当时的物理化学现象。谁能保证今后不会有更小的时间空间呢?


多维观世界

从数学理论上来讲,物质应能无限分割。

但从物理上将物质能分割到哪一步,还受到一个时代理论和实际水平的制约。

在现代物理曾说分子是最小单位,不可分割了;

但经过物理研究和实验设备水平的提高,发现分子可以分成原子,原子是物质的最小单位,不可再分了;

便现在又提出了夸克理论,将原子可以再分成夸克;

也许有一天,还可以将夸克再分下去。

但有一点,任何东西都到不了理论上的极点:温度到不了-273度;速度达不到光速。因为那时候物质已不是物质,质量已变成能量而消失。


发现平凡生活

从物理学看是没有答案的。这实际是一个哲学问题。


关键看我们假设物质是由什么构成的,如果物质只能由物质构成,那么物质将永远可分,可分不可分关键看分的技术手段如何?

如果物质不是由物质构成的,比如由“无”构成,又反物质构成。那么用物质的手段分物质,分到物质构成物的基底,物将不可分。


那么请问,物质是由物质构成,还是物质是由其他东西构成呢?


分享到:


相關文章: