量子度量 、三、時間量子化假設

量子度量 三、時間量子化假設

1900年,普郎克提出了量子假設,從而創立了量子理論。發展到目前,量子理論雖然也存在未解之謎,但在實驗端,量子力學是科學史上能最精確地被實驗檢驗的理論。

普郎克的量子假設會自然而然地產生一個物理量,物理學家的注意力全部投入到揭示微觀粒子的奧秘中去了,這個物理量並沒有引起過多注意。但是,量子假設將賦予這個物理量全新的意義,我們試著用這個物理量描述時間,即我們將時間納入到量子假設中來,實現時間量子化。

物質輻射能量,並且能量的輻射量可以用量子理論精確計算出來,那麼,必然會產生一個輔射速率。實驗證明,這個輔射速率,受到多方面影響,第一個就是溫度,物質的能量輻射來源於微觀粒子運動時能級變化,理論上當溫度降低到開爾文溫標的絕對零度時,時間靜止。此時微觀粒子不再運動,沒有能級變化,也就沒有輻射速率,和時間靜止相符。(注:實際上是無法通過有限次操作達到絕對零度,即熱力學第三定律)

第二影響點是加速運動,加速運動會改變物質向外輻射能量的速率,相對於靜止參考系,從靜止參考系開始加速運動並達到高速的物體,運動物體的能量輻射率隨運動速度的變化而變化。這一點是我們後面重點討論的內容,我們試著將輔射速率代替時間,得到和狹義相對論接近或相似的結果。

影響能量輔射速率的因素還有壓強,以及引力大小,引力大小對物體能量輔射速率的影響,就是關於廣義相對論的研究。在宏觀尺度,輔射主要以電磁波為主,但是並不僅有電磁輔射,考慮到疊加其他方式能量輻射的輔射速率,廣義相對論方程組中是否必然加入新的宇宙項,有宇宙項的廣義相對論方程組是否可以揭開暗物質、暗能量之迷,我們是有所期待。

物質輻射能量的速率可能就是時間的秘密,不用強行規定,不同物質的能量輔射速率自然而然是相對性的,相對輔射快,相對的時間就快,相對的輔射慢,相對的時間就慢。用能量輔射速率代替時間。時間量子化假設,迎來的是物理學徹底的量子革命。

時間量子化假設會引起很多人的反對,認為這是完完全全的胡扯。大家反對也是有道理的,畢竟每個人都能感受到時間,我們即是時間的僕人,也是時間的主人,所以,每個人對於時間都有發言權。現在,我們先冷靜下來,就當是回答一個愚笨學生的愚蠢問題,我們設想,時間量子化假設有沒有可能是成立的,如是成立,時間量子化假設會得到什麼樣的結果。

先解決第一個疑問,物質輻射能量的速率即時間量子化假設有沒有可能是成立的。我們目前所觀測到的世界是由物質和能量構成,愛因斯坦的質能公式說明,物質就是能量,能量也可凝聚成物質。物質最小可以分離到多小,這是自古以來物理學家追求的答案,就目前為止,通過無數偉大的大神努力,人們認知的構成物質的最小或最基本的單位是已發現的61種基本粒子,這些粒子有的具有質量,有的沒有質量,有給還給其他粒子質量。這些基本粒子可以說即是物質又是能量,所以基本粒子又可以分成,有一部份粒子是物質構成的最基本單位,有一部份粒子是傳遞能量(一般都說成傳遞力)的最小單元。我們探秘宇宙描述物理規律的物理量,必然是與物質和能量相關的,與基本粒子相關的。時間作為一個物理量,不可能無緣無故的存在,物質輻射能量,時間流逝,物質輻射能量相對的快和慢,就是相對時間的快和慢。所以,物質能量的轉變速率描述成時間的物理量是可能成立的。

第二個疑問,時間量子化假後會得到什麼樣的結果呢?

物質不僅輻射能量而且會吸收能量。這表示時間不僅一往向前而且具有可逆性。在宏觀尺度,能量主要是向外輻射,表現就是時間的流逝。在微觀世界,能量輻射吸收相對混亂,表現為時間的不確定性。用物質能量轉換速率描述時間,時間就具有可逆性,但時間可逆並不等於時間穿越。穿越回到過去這一類時間旅行將不可能實現,如果時間是速率,時間逆向就是再一次消耗能量,消耗能量讓物質恢復到之前的相同的狀態,但在時間段的標記中,卻不再是同一個時刻。正如把車開走,再開回來,雖然可以做到停的位置一模一樣,但開走開回的經過卻已經存在。

物質能量轉換速率描述成時間,時間就變成一個可測量可計算的物理量。是物理量,那麼,在描述宇宙運動的物理規律中,有的物理公式會用到,有的物理公式不會用到。沒有用到時間的物理公式(或物理現象)有兩種,一是和時間無關。二是以我們的認知要用到時間計算,但觀測不到物質和能量之間發生關係,速率為零,所以時間為無,但是實驗對象的物理行為還受到其他物理定律制約,比如能量守恆定律。此時觀測到的就是超遠距離卻同時反應的鬼魅現象。

物質能量轉換速率描述時間,對於另一個揭示物質和能量關係的現象“光速不變原理”,我們就要重新認識其中的意義,光速不變不再只是一個速度量,我們驚喜地發現,隱隱約約中,光速不變的本質原因藏著更深層次的宇宙奧秘。

未完待續

獻給八千女神------量量度子


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