物質(zhì)的無限可分性問題VIP

1、1、物質(zhì)的無限可分性問題對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識，一直存在兩種對立的觀點：一種觀點認為物質(zhì)不是無限可分的，存在某種分割的極限；另一種觀點認為物質(zhì)是無限可分的。1803年，英國人道爾頓將“原子”從一個抽象的哲學術(shù)語變?yōu)榛瘜W中的實在客體。道爾頓是這樣定義原子的：物體的終極原子就是氣體狀態(tài)時被熱氛圍繞著的質(zhì)點或核心。他認為：元素的最終組分就是簡單的原子，它們是既不能創(chuàng)造，也不能毀滅，而且是不可能再分割的。它們在一切化學變化中保持基本性不變。同種元素的原子，其形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)都相同，不同種元素的原子的性質(zhì)則不相同。每一種元素以其原子的質(zhì)量為基本的特征。不同元素的原子以簡單的數(shù)目的比例相結(jié)合，就形成了化學中

2、的化合現(xiàn)象。1897年，英國物理學家湯姆遜通過對陰極射線的進一步研究,證實了陰極射線是所謂終極原子的組分之一-電子,從而打破了原子不可分的觀念，使人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識深入了一個層次。電子是人類認識的第一個基本粒子。1911年，英國人盧瑟福提出了原子核和電子的行星模型的原子結(jié)構(gòu)。1917年，他又通過人工核分裂方法發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。1932年，盧瑟福的學生查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子,從而將中子和質(zhì)子視為原子核的組分。原子核的結(jié)構(gòu)被揭示后,人們便認為通常的物質(zhì)是由電子、質(zhì)子、中子構(gòu)成的，并且認為光子是電磁作用的媒介粒子。上個世紀三十年代初期,人們普遍認為電子、質(zhì)子、中子和光子這四種粒子是基本的,即它們不再是由更

3、小的基元構(gòu)成的。隨著人們在宇宙射線中對正電子和介子等多種新粒子的發(fā)現(xiàn)，以及加速器的建立發(fā)現(xiàn)了反粒子和多種基本粒子的變種，這迫使人們重新去思考基本粒子更新的層次。北大教授胡寧院士在1977年第3期科學通報上說：“層子”是按辯證觀點的微觀粒子既是點又不是點，以及坂田昌一很早已經(jīng)提出的所有微觀粒子都是由三種更“基礎(chǔ)”的粒子所組成的假設(shè)布陣的。1964年，美國物理學家蓋爾曼和茨韋提出了夸克模型，認為重子和介子都是由夸克組成的?，F(xiàn)在，按照大家普遍接受的標準模型來看,把夸克和輕子放在同一物質(zhì)層次，不可再分的物質(zhì)基本組元是夸克和輕子。它們又通過交換光子，三種弱力粒子，八種膠子來實現(xiàn)電磁、弱、強三種相互作用力

4、。根據(jù)作用力的特點，粒子分為強子、輕子和傳播子三大類。強子是所有參與強力作用的粒子的總稱,質(zhì)子、中子、介子等都屬于強子，它們由夸克組成。夸克有六“味”，分別是上、下、奇異、魅、底、頂六味夸克,而每味夸克都帶有三種“色”，即紅、綠、藍。那么，夸克的種類是多少呢?六“味”三“色”，就是十八種夸克，加上各自的反粒子十八種反夸克，夸克的種類應(yīng)該是三十六種。輕子只參與弱力、電磁力和引力，而不參與強相互作用。輕子共有六種，即電子、電子中微子、子、子中微子、子、子中微子，加上各自的反粒子，輕子的種類應(yīng)該有十二種。傳播子也屬于基本粒子，傳遞強相互作用的膠子共有八種，傳遞弱作用的是W+、W-、和Z0中間玻色子三

5、種,還有傳遞電磁作用的光子，那么傳播子的種類應(yīng)該有十二種。在未涉及引力作用的標準模型中，把夸克、輕子以及傳播子都放在同一的基本粒子層次來看，那么構(gòu)成世界物質(zhì)的基本粒子至少有六十種以上。近年，有人認為夸克由更小的物質(zhì)微粒構(gòu)成。并給它們?nèi)∶麨椋侯伾印⑷跣?、味子等。由于它們無法被現(xiàn)有實驗方法所觀測，僅僅是一種思維著的物質(zhì)微粒?；蛘哒f是種抽象的數(shù)學模型，故屬于哲學宇宙的范圍，是一種思維著的物質(zhì)存在。   其實，古圣早就有“其大無外，其小無內(nèi)”的定理，微觀宇宙中“物質(zhì)無限可分與有限可分”的爭論是沒有意義的?！傲现?，圣人存而不論；六合之內(nèi)，圣人論而不議”（莊子齊物論）

6、。要根本弄清物質(zhì)是由何種最小微粒構(gòu)成是不可能的，哲學家們可以非?？隙ǖ母嬖V你“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”。 “一尺之捶，日取其半，萬世不竭”，這只是人們想象中的，理論上的分割。在技術(shù)操作上是無法做到的，是無力實施的！人類永遠制作不出如此精密的切割工具，它能絲毫不損耗被切割之物；也不存在每次只取其半，不多不少的技術(shù)操作手段。實際的分割操作必定是有限次的！實際的有限可分與理論的想象的無限可分，這是人類在深度上對宇宙認識的一種對立統(tǒng)一。凡是能被物理學家觀測的物質(zhì)微粒必然有其一定的空間尺度，有空間尺度的微粒就可以被再分割，直到其空間尺度消失為止。而已經(jīng)沒有空間尺度的物質(zhì)幾已經(jīng)不存在，故無限可分的物

7、質(zhì)已經(jīng)不再是被觀測物質(zhì)，它只是一種哲學現(xiàn)象。物理學所談的物質(zhì)必是可被觀測的客觀實體，當這一客觀實體的空間尺度小到無法被人類所觀測時，它就不能再分割了。因此，物理學上的物質(zhì)不是無限可分的。早在公元前四世紀的古希臘哲學家德謨克利特就提出了“原子”這一概念，并把它當作物質(zhì)的最小單元。他相信萬物都是由原子構(gòu)成的，原子在物理上而不是在幾何上是不可分的；原子之間存在著虛空；原子是不可毀滅的；原子曾經(jīng)永遠是，而且將永遠是在運動著的。由于原子間的聯(lián)合就產(chǎn)生了物質(zhì)的生、成，由于原子間的分離就產(chǎn)生了物質(zhì)的毀滅。持“物質(zhì)不是無限可分割”觀點的學者認為:我們不能無止境地以構(gòu)成物體的各個部分來分析物體。這個過程最終要失

8、去它的意義，我們會遇到不能再簡約的實體，這就是基本粒子。而所謂“基本粒子”，說法是：如果不能把一個粒子描述為其他更基本實體的一個復(fù)合體系，就可以認為這個粒子是基本的。為了用實驗決定一個粒子是基本的還是復(fù)合的，通常采用讓它與另一個高速運動的粒子碰撞來粉碎它，觀察反應(yīng)后的產(chǎn)物，看看能否找出它的碎片。用現(xiàn)代粒子加速器，可產(chǎn)生能量極高的電子束。讓兩個高速電子相互對心碰撞，在反應(yīng)的產(chǎn)物里仍找不到電子的碎片；加大碰撞前電子的能量，你甚至可以在反應(yīng)的產(chǎn)物里找到三個電子和一個正電子，但還是找不到電子的碎片?？磥黼娮邮且粋€整體，不可粉碎！為此，在E·H·Wichmann所著伯克利物理學教程第

9、四卷中寫道：“我們達到了一個極限：把電子看成是由其它更基本的粒子所組成，就顯得不合情理和無用了?！痹摃謱懙溃骸敖裉鞗]有人企圖根據(jù)物質(zhì)是無限可分的前提來創(chuàng)立一個全面的物質(zhì)理論，這樣一種企圖將是無益的?！蹦壳罢J為夸克和一些輕子是組成自然界所有物質(zhì)的“基本粒子”。持“物質(zhì)是無限可分割”觀點的學者，不承認物質(zhì)結(jié)構(gòu)會在某個層次上終結(jié)。但迄今為止，拿不出令人信服的按物質(zhì)無限可分割思想建立的，并得到實驗事實支持的一個全面的物質(zhì)理論。因此，物質(zhì)不是無限可分割的思想，包括電子不可分割的觀點被很多人接受，成為當今科學界的主流思想。海森堡相信：“通過尋求越來越小的物質(zhì)單位，我們并不能找到基本的物質(zhì)單位，或曰不可分

10、割的物質(zhì)單位，但我們卻的確碰上了一個點，在這一點上，分割是沒有意義的。”按照費曼的說法，反物質(zhì)是在一個參考系中，能看到的某個逆著時間運動著的粒子，而這個粒子的波函數(shù)已經(jīng)跑到光錐之外，我們稱之為點內(nèi)空間，它此時正是“點內(nèi)空間”所謂超光速運動的“快子”。由于光子本身沒有時間流逝，也就是說，在這個極限的兩側(cè)“點外空間”和“點內(nèi)空間”分別存在著時間流逝方向相反的粒子；所謂“有靜質(zhì)量的粒子超光速”就是此時速度恰恰和從前一樣，只是時間和空間的反號是表示在“點內(nèi)空間”。那么自然界中，帶正電荷的基本粒子與帶負電荷的基本粒子有沒有可能時間流逝恰恰相反？如果時間如同空間的一個維度一樣，也是有著兩個方向的一維坐標，

11、那么時間究竟是什么？這里只講引進的“點內(nèi)空間”的概念。把正電子當成是進入“點內(nèi)空間”，也就是當成逆著時間方向運動的電子。也就是說沿著時間方向看t2時刻一個電子正在運動，在遠處x2位置突然出現(xiàn)了一對正負電子對；之后就是原來t1時刻的電子與新產(chǎn)生的正電子湮滅，而新產(chǎn)生的那個電子則繼續(xù)朝向（x3,t3）運動，這樣的話新產(chǎn)生的電子可以看做原電子的未來。如果把“點內(nèi)空間”當成是能隙因素，把這整個過程當成一個電子被能隙兩次散射的話，這看起來就是該電子在能隙“點內(nèi)空間”t2時刻完成了一個超時空的跳躍，然后t1時刻本體才消亡。沿時間流逝方向看這種能隙因素“瞬間移動”肯定是超過光速了。但能隙因素“點內(nèi)空間”也不

12、是連續(xù)運動。正電子意外著有一個和我們現(xiàn)在所處的世界（點外空間）相反的能隙反世界的存在（點內(nèi)空間）。如果我們是在這面努力突破能隙因素這層世界（點外空間），那邊的能隙因素世界（點內(nèi)空間）也會正努力在突破。目前還沒有觀測到反宇宙的點外空間存在，就是證明。而能隙因素“點內(nèi)空間”的反物質(zhì)，在高能物理實驗室中卻常觀測到。而且反物質(zhì)理論上，采用能隙因素的“點內(nèi)空間”概念并沒有否認它的存在。準確地說，反物質(zhì)并沒有超越光速“舉動”的能隙，并且反物質(zhì)還是人類直面時空本質(zhì)的能隙因素窗口。用世界線來描述該粒子運動的話,它從t1運動到t2那一段位于光錐之外,是“類空”（點內(nèi)空間）的能隙路徑，傳統(tǒng)意義上可以認為這個類空粒

13、子（點內(nèi)空間）跳躍能隙過程是超光速運動，它也就跟波函數(shù)全空間的非定域性直接相關(guān)了?！敖^對剛體的概念”是從牛頓到愛因斯坦一脈相承的，將一個具體的物體通過絕對剛體的概念抽象為質(zhì)點，來研究其運動，實在是人們的一種無奈！因為，三體問題已經(jīng)是個難解的非線性問題，三體以上的多體問題人們無法用因果律嚴格求解，只能用統(tǒng)計方法來求統(tǒng)計解和最可幾率解！統(tǒng)計力學和量子力學的生命力就在于此！量子理論和相對論都把基本粒子抽象為點粒子，就象經(jīng)典力學一樣，如果考慮內(nèi)部結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的相互作用和相對運動，問題就復(fù)雜到根本無法求解了。所以，現(xiàn)有的量子理論和相對論盡管在牛頓和麥克斯韋的經(jīng)典物理的基礎(chǔ)上又取得了重大的成就和進展，但仍然只是