把原子放大到无数倍会不会发现另一个宇宙?现在网络上充斥着这种问题。
“一花一世界,一叶一菩提”,本来是佛教中蕴含的一种哲学观点,里面有辩证法的成分,就是说再小的事物,也有世界的缩影在里面,可以帮助人们在认识世界的时候,不要忽略小的地方,全满思考问题。
这些哲学观点是世界观和方法论,可以一定程度的知道我们认识世界。但一些人哲学没学好,倒把这些属于方法论的说法强加在了自然科学里面,就大错特错了。
如果一直这样的钻牛角尖下去,就会变得神神叨叨,害己害人。
比如这个问题,本身就既不眼睛又不科学。
把原子放大无数倍,这个无数倍是多少倍?我们知道当把一个物质放大到若干倍时,就可以看到物质结构、分子,在放大若干倍就看到了原子,而看不到分子;在放大很多倍就看到了原子的内部结构更小层次,那时候就不是原子了。
把原子放大无数倍,会不会发现一个世界,与把一座山、一个星球放大无数倍有什么区别呢?
这是因为“无数”这个词就很不严谨。无数是多少?这个世界有可以用无数衡量的事物吗?
生活中可以这样随意夸张,什么无数、无限、无穷呀。但对于科学来说,这种事物在自然界是极少的。
因为宇宙也不是无限无穷的,而是有限的、有始有终的。
现代科学早就摒弃了静态宇宙观,大爆炸宇宙模型已经成为科学界公认的标准模型。
静态宇宙观认为宇宙从来就是这个样子,无始无终无边无际。
自从发现了宇宙膨胀,一系列的证据表明,宇宙一直是在膨胀的,宇宙从很早之前是由一个零点开始的,到现在年龄约138.2亿岁,而且宇宙终有老时,尽管还有很多亿年。
这就说明宇宙也是有始有终,有大有小的。
这就是大爆炸宇宙模型。
既然宇宙都不能用无限,这个世界上还有什么无穷无数的事物吗?
有,就是宇宙没有开始前,还没有我们认知的时空之前,一个奇点。
这个奇点体积无穷小,曲率无限大,密度无限大,温度无限高。
这个无穷和无限就是无数的意思。说这个奇点是无数的,是因为奇点不是我们这个世界能够解释的,我们现在已知一切物理理论到奇点处都失效。
现代量子力学认为奇点是从另一个时空膨胀突出过来的,是突然出现的,从一个没有体积的量子泡沫中出现的。
既然“没有”,只能用无穷小来描述。
而本问题把原子放大无数倍,是多少被?难道要放大到比宇宙还大?
宇宙现在的可观测直径约930亿光年,还有不可观测宇宙目前人类无法了解,到底多大不知道。
但不知道并不能用无数或者无限去形容,理论推断的结果只能是有限。有始有终就是有限。
亚原子级的微观世界是完全与宏观世界不一样的世界。
量子力学研究的深入,越来越发现微观世界完全与人类的生活常识不一样,如果用生活常识或宏观规律去套、去理解亚原子领域,是错误的。
这个错误已经经历了百年的验证。
这个错误爱因斯坦也坚持了几十年,一直到它去世依然坚持着,但现在被证明是错的。
量子理论的奠基人之一薛定谔是爱因斯坦的同盟军,也反对量子力学中的测不准定律和不确定性原理,弄了一个“薛定谔的猫”来讽刺哥本哈根派的这些理论,结果讽刺了自己。
“薛定谔的猫”是薛定谔1935年提出的,一个有关猫生死叠加著名思想实验,是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的一个推演。
这只倒霉的猫被关在一个密闭的盒子里,里面有一个装有毒药的小瓶子,有一个锤子有电子开关控制,电子开关由放射性元素控制,放射性元素发生衰变,就会触动开关,敲碎毒药瓶子,毒死这只猫。
但放射性元素衰变是有概率的,有50%机会衰变或不衰变,因此从外面人看来,猫是被毒死了呢,还是活着呢,就不知道了。
这样这只猫只能处于既死又活的叠加态,只有打开盒子,才能够知道猫是死是活。
这个实验告诉人们,除非观测,否则一切都无法确定。
道理很简单,但解释却完全不一样。
对于“薛定谔的猫”实验的解释,形成了科学界两个派别的大争论。
以波尔、海森堡为代表的的哥本哈根派认为,量子力学才能够完美的解释微观世界运动规律。在量子世界,一切都是不确定的,只能够用波函数来描述。
在没有打开盒子前,猫只能是概率波的方式存在,只有打开盒子观测时,量子波函数才会瞬间坍塌,出现了猫的本证态。
这就是微观粒子具有的波粒二象性,是不确定性原理和测不准定律的体现。当不观测时,猫是以波的叠加混沌状态存在,一旦观测,就以粒子的状态存在。
注意,不是观测“知道”了猫的死活,而是“决定”了猫的死活。这就是所谓观测导致了“波函数突然塌缩”。
而反对量子力学不确定性原理的爱因斯坦、薛定谔等人,认为“上帝不会掷骰子”,猫这种不死不活的状态在没有打开盒子前就已经决定的,而不是观测才突然确定的,不承认这种非本证态的“猫”说法。
他们认为宏观领域的客观规律不以人意志为转移,而这个猫既死又活的状态违背了宏观的逻辑思维。量子力学之所以具有这些随机状态,是因为理论还不完备,一些“隐变量”没有被发现,随着发现的深入,就会避免掉这些不确定性和随机性。
这种争论一直到这一代科学家都去了天国,也没有结束。
但毫无疑问,这种争论促进了量子力学的发展,量子力学根据这些反对派提出的问题,不断的深入研究,发现了越来越多的量子特征,得到了越来越多的证据支撑,由此,哥本哈根派成为正统量子力学理论一脉。
说了这么多历史争议,就是为了说明微观世界不是用宏观世界的一些规律来解释的,更不是凭着吃饭拉屎的一点常识就能够扯淡的。
现代物理学认为,原子是由原子核和核外电子组成,原子核又由中子和质子组成,中子为中性不带电荷,质子带正电荷,电子带负电荷,质子的正电荷数与电子的负电荷数相等,因此原子呈现出电中性。
进一步研究发现中子和质子又是由夸克组成,在进一步研究,发现夸克是无法单独存在的,处于强相互作用力限制的“夸克禁闭”状态。
那么物质还可以分下去吗?目前的理论是夸克无法从质子中分离出来,那以后会不会还能够分下去呢?谁也不知道。
但这些已经是量子力学的研究范畴。
早期原子模型是行星模型。
何谓行星模型?就是像太阳系一样,原子核就是太阳,围绕着原子核的电子就像一颗颗行星,在不同轨道上公转。
这也是很多人至今以为原子就是小的天体系统,所以一直放大下去,会有一个个天体系统出来,一个原子就是一个世界的想法就是从这而来,也是这个问题的根源所在。
量子力学的发展,越来越证明微观亚原子世界完全与宏观世界不一样的规律,不是人们想象中的样子。
现代电子显微镜可以把物体放大10亿倍,就能够看到原子的样子,就是说一个个球样,根本不像太阳系可以一眼望穿看到太阳那样的看到原子核。
量子理论的不确定性原理认为,粒子具有波粒二象性,无法确定其真实的位置,因此电子在原子核外是以弥散性云雾态存在,它们随机的出现在轨道层面的任何地方。
微观世界是组成宏观世界的根本,但与宏观世界有着完全不同的性质和运动规律。
虽然现在还有许多问题没有弄清楚,但量子力学已经发现和揭示了很多亚原子世界内在机制,科学技术人员正在把这些发现和规律用于我们的社会生活,对社会发展和人们生活提升产生了重要作用。
事实证明,一切胡思乱想毫无根据的臆断,都对社会发展不但无益而有害。相信科学,才能减少愚昧,促进社会进步,也会更让自己幸福。
就是这样,欢迎讨论,谢谢阅读。
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