03.06 物质可以无限分割吗?

评论员老涸


我们换个问题问吧,不借助外力,人类跑百米有极限吗?

任何一个理性的人都会说,有。但是,这个极限在哪儿?很早的时候有人断言说不可能低于10秒,可是后来不断有人跑进10秒,大家只好预测新的极限是在哪儿,到博尔特创造了9.58秒的世界记录后,很多人猜测9.48秒也许是极限。


所以,人类的百米记录,我们都认为它是有极限的,并且这个极限所说的绝对不可能是光速,但是究竟极限在哪儿,没有人可以准确判断, 哪怕我们现在已经有了足够的体育数据和生物学知识。


事实上,物质能不能无限可分的问题,也是差不多的情况,主流的理论科学认为,物质是不可无限分割的,只不过极限是什么,现在还不清楚,很有可能如今已知的夸克就是最小的单位。

真实世界不是纯粹的数学运算,就像实际世界中找不到一个数学意义的“圆”一样。在数学里,实数可以是一个连续的集,但是在这个宇宙里,很多证据都表明,物质与能量并不是连续的。这一观点也是20世纪处量子力学奠定时的基础。从这个角度说,物质世界也许是实数集中的整数。


至于很多人把物质是否可分的问题与道家、佛家的一些概念结合起来,这是非常牵强的说法。哲学意义的“有无”,与客观世界的“有无”并不等价,强行套用,并不能真正说明问题。


分子美食家


也许这个问题问的本身是有问题的!何为物质,物质其实是宏观世界人类观测范围内的事物的统称,所以若发生物质被不断分割的情况,一定会出现最后到了一个人无法观测的程度,这个时候可能已经到了物质不能描述的状态

再者讨论,何为分割?分割仍然是对物质世界的现象描述,然而到了微乎其微的世界,分割一词也许已经没有了任何意义,再这里答主就不讨论前面大家都提到的什么夸克、弦论之类了,各位详读其他大牛解答即可,只说一个情况,就是微观到了人类不能理解的层次时,你已经不知道自己分割的是什么了,分割的方法自然也是你无法想象的了

按照常规想象,理论上无限分割是一定存在的,因为按照现有的认知模型,日去其半自然是去不完的

只是去着去着就逐渐丧失了可以继续下去的宏观精度,然后,转入更微观的另一个观测尺度,分割的方法也不再是一开始的方法,然而后来又到了新的我们无法理解的边界,这说明一定有一个混沌态是不再存在分割的意义,也就没有办法再讨论分割这件事情了,即使到了你能想象的最牛B的科技发展阶段,针对微观世界的观测能力放大到现在科技无法想象的程度,这个边界一定还会存在

综上,三体为什么牛B到全球,因为它获得的星云奖不过是宇宙中的小小行星地球上的幻想文学的一个分支科幻类的奖项而已,因此大刘只要稍微放大一点观测尺度,做勉强合理的猜测就已经足够震撼了,因为即便《三体》这个尺度的观测,人赖以为生的情感、艺术、历史、甚至科技突然都变得失去讨论意义

因为除了生存,物种变成什么型态已经没那么重要了,我所定义的生存之意义,在你看来根本不值一提,你说你还跟我分割什么?


野述生活


‘‘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


物质可以无限的分割吗?从物理学的角度,如果可以无限分割,那么就需要无限的能量,如果提供了无限的能量,物质就可以一直无限分割下去。那如果这样的话,是否存一个一个点,如果继续分割物质就消失了,也就是物质不存在了;或者是即使无限分割下去,物质永远不会消失。

一般来说,“无限”在理论上是适用的,而实际操作却是有误差的,也就是说无限分割理论是成立的。物质分割应该加上一个前提,那就是不改变物质的属性,比如说一块肉,将其无限分割,但必须要不改变肉的性质,如果把它分割为碳、氢、氧、氮之类的元素,那就不是肉了。说物质无限分割,就是要不改变物质的质能复合属性,如果把物质分割成了纯粹的质量体或者能量体,就是超越了分割的限度。

目前人类已知的最小粒子是一种弱相互作用粒子,称为胶子,它是传递夸克和夸克之间力的一种粒子,就像传递引力的万有引力子一样。夸克和夸克之间的强核力也需要弱相互作用粒子来传递。目前人类对于物质是否可以无限分割也没有一个定论。现在最为广泛接受的理论是弦论,它的一个基本的观点是自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的弦,弦的不同振动和运动就产生出了各种不同的基本粒子。


镜像科普


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。



科普大世界


根据目前理论和分析来看,物质“极大可能”是不能无限可分的。

物理学目前的理论和观测是最小的单位是夸克,有“三色”(指三种属性),各有正反,总计6种。另外弦论(或M理论)里的振动方程的基本形式本身代表了最基本的物理单位。

当然弦论目前还不能算是完全意义下的“物理科学理论”。物理学家也不能保证夸克就是最小粒子。

不过即使如此,似乎还有物理之外的方法来证明物质不能无限可分。这就是数学。

我下面介绍这个数学结论是正确的,但非常反直观,是我见过的最反直观但正确的东西,远比非欧几何和哥德尔定理更匪夷所思。

banach-tarski定理:一个三维空间里的实心刚体球,可以被切分成有限块(实际最少是5块),仅通过平移和旋转这两种刚体运动,就可以重组成两个和原来一模一样的刚体实心球,一个点都不少!

这里就不详细证明了,要用到抽象代数里的二阶自由群,还有集合论的选择公理。有兴趣的可以去google(专业问题最好别百度)

这条定理尽管是纯数学的,但却有强烈的物理指向。这个定理依赖一个假设:空间是连续的,并且刚体无限可分。

换而言之,假如现实中的空间和物质确实是连续和无限可分的。那么一个实心球,比如中子星,就可以被拆分并重组成两个一样的中子星,进而再次拆分重组成4个,8个,… 那么在不涉及质能转换的情况下,仅通过纯粹的几何变换就轻易的并且无上限的打破质量守恒。

这个麻烦之大,需要物理学家构造更加不自然和更加脆弱勉强的数学模型去解释。

与其如此,还不如回到原点:空间并不连续,物质也不能无限拆分。


帖木兒


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?


野也史记夫


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),约9.5e15m。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。


物理新视野


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


有时候不得不承认,人类现在所思考的很多问题,在佛学和神学中早就已经给出了答案,佛教中的释迦摩尼曾说过:至邻虚尘,到了非常细微微小的状态就是虚空了,就无法再分割了。而这一观点和目前科学界所认为的,物质不可无限分割理论也是不谋而合。

人类已知的最小单位夸克在超弦理论中被看成是一种能量,是由一种闭合弦所构成的,弦不同的振动方式就会就产生各种不同的基本粒子,根据理论我们可以将质子变成中子将中子变成电子等等,都是超弦理论赋予闭合弦的潜能,这些闭合弦振动产生的能量构成了物质,因此超弦理论认为能量和物质是可以相互转化的,而并不是说物质分割小到一定界限就是虚空了。

我们相信物质是不可以无限分割的,但是并不意味着没有比夸克更小的单位,既然能量和物质是可以相互转化的,那么构成超弦中所说的闭合弦的能量也是可以向物质转化的,为什么不可以有更小的单位存在呢?这个问题似乎就像鸡和鸡蛋一样陷入了无限的循环中。

人类目前估算夸克的直径10的负18次方米的量级左右,而有意义的最小的度量单位普朗克长度是10的负35次方米,显然负18次方和负35次方之间还有很大的差距,那为什么不可以有比夸克更小的物质呢?

科学家通过深度非弹性散射实验证实了在质子内部存在点状分布的组分(夸克),相信过个几十年上百年,人类还能发现比夸克更小的物质,这是完全有可能的。至于物质能否无限分割这个问题,目前认为是不可以的,物质分割超过了最小单位的普朗克长度,那又要推翻之前的理论了。科学是基于对现实状况而建立的一套完整的理论体系。至于“无限”分割这个概念,相信已经超出了科学的范畴了。


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