牛頓的以太物質和狄拉克之海有什麼共同之處嗎?他們都是在說真空嗎?

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自從人類有了抽象的思維,就始終在不停地追問,物質之間的空隙是什麼?因為,作為物理對象的物質,我們是能夠感覺得到的;而作為物理背景的空間,則是看不見、摸不著的。

然而,雖然空間是無法被直觀地感受到的,但人們始終認為其是存在的。否則的話,物質之間是如何產生相互聯繫和相互作用的呢?

在遠古時期,人類的認識只限於模仿現象,是人神合一的混沌世界。到了古希臘時期,抽象的思維使人類的認識具有了不同的概念。

於是,與物質對應的空間是什麼,就始終纏繞著人類的思維。於是,人類超越於現象,發揮自己的想象力,來構建空間的概念。

根據地心說的觀念,亞里士多德認為地球🌍是凡俗的,由土木水火四元素組成;而包裹著地球的天層,則是由非凡的以太構成的。以太的聚集形成了天體,而以太的離散狀態就構成了空間,其充斥於各種天體之間。

於是,以太是第五元素,是超凡脫俗的;其與其他的四種元素相比,具有截然不同的性質,它們是不能相互轉化的。

到了經典力學時期,由於對光的深入研究,比照聲音🔊是由空氣振動產生的,牛頓認為光的傳播媒介是以太。換句話來說,作為物理背景的空間,是由無數個細小的以太構成的。而光的傳播速度,僅只是相對於以太的速度。

於是,當地球在以太空間中穿行時,會感受到以太風的影響,使光速隨著地球的轉動而產生週期性的變化。

於是,邁克爾遜和莫雷在十九世紀末進行了光的干涉實驗,期望能夠觀測到干涉條紋以24小時為週期的變化。

然而,實驗的結果是零,干涉條紋沒有任何週期性的變動。由此,人們認為地球在拖著局部的以太空間運動。

為了證實這一點,邁克爾遜和莫雷又把實驗搬到了山頂⛰️上,希望能夠看到實驗的非零結果。因為,地球不可能拖著整個以太空間運動。在高山上,總能或多或少地感受到以太風的存在。

然而,令人遺憾的是,實驗結果仍然是零。於是,牛頓的以太觀遇到了危機。愛因斯坦另闢蹊徑,他提出了狹義相對論,認為光速相對於所有的參照系都是不變的。由此,否定了以太的存在。

到了二十世紀上半葉,狄拉克根據負電子的自旋,認為存在著反向自旋的正電子,即所有的基本粒子都是對稱的,都存在著正負粒子對。

而且,科學家👨‍🔬們發現,真空不空,存在著具體的物理背景。否則的話,物體的運動就失去了真實的物理意義了。此外,根據量子力學的不確定原理,在極短的時間內,真空可以產生粒子。

於是,狄拉克認為,我們宇宙的物理背景是由無數個虛粒子對構成的粒子海洋。在極短的時間內,粒子對的分離,就會使我們在真空中檢測到其中的某個粒子。

這就好比是一枚硬幣,在其翻滾的過程中,我們總能在某個瞬間看到該硬幣的某一面。狄拉克粒子海的問題是,作為物理背景的空間並不單純,是一鍋正負粒子粥🥣。

目前,已知的基本粒子有上百種,所以狄拉克的粒子海是一鍋雜拌粥。其並沒有使我們的認識簡化,而且也無法迴避類似以太風的問題。

更有甚者,粒子對的觀念,會產生這樣一個困境,即為什麼我們的宇宙是一個由負電子和正質子組成的正世界?難道沒有反物質的世界嗎?

此外,無論是正電子還是負電子,它們的質量都是正的,都具有萬有引力。而根據愛因斯坦的質能公式,即便是反物質,其所含有的能量依然是正的。於是,正負電子對的能量之和並非為零,只是它們的角動量之和等於零。

綜上所述,無論是牛頓的以太媒介還是狄拉克的粒子海,都是關於物理背景的故事,都是人為杜撰出來的,都只部分地符合一定的客觀現象;但卻又都存在著瑕疵,無法說明更多的現象,具有認識的侷限性。

因此,無論是以太還是粒子海,都不是真實的客觀存在,而僅只是人們為了說明各種不同的現象所使用的認識工具🔧。

隨著人類認識的深入與擴展,作為認識工具的以太和粒子海都不再適用了,需要由新的認識工具來實現我們的認識。

比如,根據普朗克常數h,我們的宇宙存在著不可再分的最小粒子即量子。於是,離散的量子構成了物理背景即空間,而由高能量子組成的封閉體系就是物理對象即物質。由此,可以形成有機的量子宇宙觀,從而提高了我們的認識效率。


淡漠乾坤


“以太”與“狄拉克之海”本質上區別還是蠻大的。雖然它們都是想表達佔據宇宙空間的某種均勻物質,但“以太”完全源於思辨的假想,而“狄拉克之海”則源於數學公式基礎上的推導假設。

什麼是“以太”?

以太和絕對時空一樣,是19世紀前,歐洲學者根深蒂固的一種觀念。以太,英文ether這個詞最早來源於亞里士多德,他認為宇宙中除了“水、火、氣、土”之外,還應該有一種充斥天空上層的物質。

後來隨著科學的發展,以太這種假想的物質被注入了新的內涵,即光的傳播介質。之所會有這樣的認知,是因為人們所熟悉的波,如聲波、水波都有自己的傳播介質,於是當時人們認為同樣可作為波來看的光,也應該有自己的傳播介質。



此時,以太就被想象為一種透明且稀薄的彈性粒子。就連已經從電磁波理論中,推導出以太純屬多餘的麥克斯韋也對以太深信不疑。

但後來隨著“光速之謎”的解開,宣告了“以太說”的終結。

什麼是“狄拉克之海”?

迪拉克之海,是狄拉克為了證明其反物質的預言,而建立的一個大膽的宇宙真空假設。

1927年,只有25歲的狄拉克將薛定諤的波函數,結合狹義相對論,創造了狄拉克方程。從這個方程中就可以求出負數的解,這被當時物理學界的人認為是不合理的解而捨棄,只有狄拉克本人堅持這些解具有合理性,也就預示了反物質的存在。

於是,他建立了一套真空設想。他認為,真空並非一無所有,真空應該也有自己的能量。真空由負能量的電子組成,這些負能電子均勻地填滿所有空間,如一片汪洋大海,這就是“迪拉克之海”。

我們之所以覺察不到真空的能量,是因為這個負能電子太均勻了,沒有能量差,我們自然檢測不到任何負能量。如果一個負能量的電子被擾動,電子從負能級上被激發出來,就會在原有位置留下一個“空穴”,“空穴”表現為負能量不足,即為正能量,也就是一個正電荷的電子。而正電子就是反電子,這就是狄拉克關於反物質的預言。

當時,這種想法在物理學界可謂是大逆不道,海森堡稱其為“現代物理學中最悲哀的一幕”。不過,沒等多久1932年,美國物理學家卡爾·安德森就在雲室觀測宇宙射線時發現了正電子,狄拉克就這樣“啪啪啪”打了所有質疑者的臉。

雲室里正負電子路徑。


“以太”與“狄拉克之海”最終都是為解釋“真空”的奧義。

“真空”本來是指沒有任何物質的理想空間,基於“一無所有的虛空”這一物理圖景建立的概念。然而現在越來越多的實驗與理論都揭示了“真空不空”。真空成為了一個具有一定物理性質和物理結構的物理實在。

在愛因斯坦看來,時空並不是一個可以脫離物質而獨立存在的東西,並不是物體存在於空間中,而是“空間”這個物體具有空間廣延性。

而“狄拉克之海”是人們真正第一次認識到“真空不空”的開端。在“狄拉克之海”的概念延展下,才有了後來的量子場論,真空也變成了擁有眾多基本粒子的複合基態場,場是比粒子更基礎的東西。粒子只是場的激發態而已。

在量子場論中,所有場都處於基態的空間就叫真空。基態雖然代表著空間裡沒有任何實粒子,但並未代表著真空的平靜。

由於量子不確定性,在普朗克尺度下,能量的不確定性很大,空間裡不停地產生正反虛粒子對,然後又相互湮滅返還能量,這稱為“真空漲落”。



真空漲落揭示了真空與物質之間的深刻聯繫,預示著真空是一切自然物質產生及變化的根本源頭。

如果真空有顏色,那它一定是一片泛著各色量子泡沫的奇異海洋。地球就是一個物質豐富的海底龍宮。

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想法捕手


說到牛頓,發現了三大力學定律,發明了微積分推論。建立了牛頓力學空間,卻留下了砸鍋的微積分去便宜了愛因斯坦。這就是偉大和愚蠢的統一。


雅安李光傑


我們人類的智商太高了,高的連自己是誰都不知道了,


海闊天空125


致力於新物理啟蒙。也即《宇宙物理體系》啟蒙。


天山我才


只要你善於思考問題,牛頓,愛因斯坦,的形象就沒那麼高大了,一般的人都愛聽大神們的思想,信以為真,不加思索的就信任了,大神們為了獲得科學大獎,藉著大多數人不懂科學,迷信與科學,所以就故弄玄虛,把簡單的宇宙世界說的神乎其神,目的就是騙取國家的錢財來搞科學實驗,也就是研究經費,但可以從中巧取豪奪,假公濟私,變相的把國家的財政錢款做為自己的私囊,,,,,

什麼是迷信科學?就是說,在科學研究方面,掌握了研究機器的人,也就是在科學研究實驗室工作的人堪稱為權威人士,號稱科學家,他們說一句屁話,下面不懂科學的人就拍手叫好,因為他們迷信與權威,科學家說的不對,也是對的,因為人們不加思索的就信以為真,,,,,

只要我們拿起思想武器來武裝頭腦,宇宙世界並沒有那麼神秘複雜,而是很簡單的,,,

我們知道破案神探為什麼能夠成為著名的偵探,就是因為他們能夠善於思考,通過蛛絲馬跡,利用逆向思維,利用自然規律,順藤摸瓜找到線索,最終破獲陰謀大案,,,

其實我們每個人都有很高的悟性,一個精明的人,出門在外,行走江湖,辦理各種事情,都是靠悟性的作用,不需要老師跟著你,教你怎樣做,都會利用悟性判斷來解決問題,但是一到科學方面,人們就不敢相信自己的悟性判斷,而總是迷信與科學家,認為科學家說的都是真理,不加思索的接受,,,,

現在用我們的悟性判斷來思考一下,假如宇宙空間沒有以太,光以何物為介質傳播?我們知道沒有空氣,我們的說話聲音就無法聽到,沒有以太介質,光就無法傳播,

有人說是光源發出的光子,那麼光源可以發出光子,那麼許多恆星向外發射無數多個光子,那麼空間不就充滿了光子嘛,光子集合成以太不是很正常嘛,,,

其實並不是光源發出多少光子,而是高能粒子,高速熱振動,碰撞周圍光子,光子碰撞光子,通過無數多個碰撞,最後傳播到了我們的眼睛,我們的眼睛才感到了光,

在夜晚,一塊高溫的金屬,可以發光,就是因為高溫金屬內部微粒高速碰撞光子,把能量以光的形式向外輻射,高溫物體並沒有向外發射光子,,,

我們只所以能看到光,是因為光子具有了一定的速度,光子的速度決定著可見光與不可見光,

再一個證明就是,如果空間沒有光子對物體微粒的壓縮,物體的微粒在內部相互碰撞,就會向外擴散,微粒總是從稠密的地方向稀疏的地方擴散的,這是悟性,無法用話語給你講明,你自己不覺得嗎?

有人說了,物體聚團,是因為有吸引力,那麼我們再來用悟性判斷一下是否有吸引力存在,我們知道力是一種事情,力不是具體的實體,力是虛無的,力不可能可以獨立的離開物質本身穿越時空,力只能依附在物質的界面而作用,所以力只有在接觸碰撞中產生,力不是一個獨立的事物,力離不開物質本身,力不能飛躍出物體的本身而作用於隔離開的物體上,吸引力是根本不存在的,古人們發現了這種自然現象,是眼睛觀察到的,是直觀認識,研究科學,就是要給自然現象給以合理的解釋,搞科學搞的是理性研究,我們就是要通過大腦思維來研究事物的發展原因,這才叫科學,我們研究的就是為什麼會產生引力,研究產生引力的機理,研究物質運動的物理機制,解開自然之謎,而不是用眼睛決定規律,,,,

古人對微觀認識膚淺,不知道微觀微粒的存在,所以一切都歸類於神,比如風神,他們不知道空間有空氣作用,解釋不了的自然現象,就建立了神學,一切都簡單了,都是神規定的,是神安排的,,,,神的力量,,,

現代高能物理學知道了高能粒子在空間的運動狀態,空間物質微粒都在不停的碰撞,做熱振動,物體表面都受到空氣分子的碰撞,空氣分子對物體表面產生擠壓,這就是大氣壓,我們感覺得到嗎?那麼光子對我們的擠壓碰撞你能感覺得到嗎?

所以在物理學那種四大基本力是物理現象,而不是實際存在的力,也就是一種表象,是微粒相互作用的結果,而不是象他們說的可以穿越時空,能夠脫離物質本身而隔著距離就可以作用於其它物體之上的力,,,,這些東西完全是可以通過悟性就能解決問題的,為什麼我們的人們就是不善於利用自身的悟性去判斷事情呢?為什麼不敢相信自己的悟性,而一味追求科學權威人士的神話呢?


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