大道家园系列论坛

搜索
 找回密码
 注册
查看: 3092|回复: 6

量子力学与物质的其小无内

[复制链接]
测试一下了

该用户从未签到

5

主题

91

帖子

399

积分

玉液

Rank: 3Rank: 3

积分
399
发表于 2014-4-1 21:28:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
量子力学与物质的其小无内         (2010-06-24 17:16:32)[url=]转载[/url]

标签: 生命定义 其大无外 其小无内分类: 思謹博文暨私聊

    引言:本文是一篇有关量子力学的科普文章。本文通过物理学家对微观物质研究的成果,试图说明物质的“其小无内”和与之对应的“其大无外”。
    为了便于阅读,我们可以先从与“其小无内”对应的“其大无外”思考,因为这更为直观:无论天文学家们把天文望远镜做得多大和做成什么样;无论其望远镜是陆基的,还是天基的,亦或未来星基的;无论其望远镜是光学的,还是射电的,还是什么的,人们所能观测到的星际太空仍是永远望不到边际的。
    生命的定义:凡具有时空过程的皆是生命。——華藏本尊
    当物理学家对量子力学中“基本粒子”的研究有所进展时,即出现了至今已困扰着物理学家们近百年的所谓“不确定原理”(也称“测不准原理”)和后来出现的“波粒二项性”。因为,按照常规思维,微观物质似乎可以无限细分下去,就如同视觉所能见到的星际太空永远望不到边际(天文学家们至今乐此不疲)。
    中学生都应该知道,当物理学家把原子分成原子核(包括质子和中子)和电子时,化学家依不同原子中的不同电子数(原子量)列出了“化学元素周期表”。同时,由于弄清楚了原子核中的质子带正电、电子带负电,电子工业也由此而诞生。
    原子核的体积只占原子体积的几千亿分之一,但却集中了99.95%以上的原子的质量;电子们围绕着原子核超高速运动;也就是说,在一个原子中,除了原子核和电子为小到不能再小的“实体”外,其它都是巨大的“空间”。这使我们联想到,在宏观的星际太空中,星球间的距离只能以“光年”为计量单位。   
     
                                 原子模型和星际太空:原子核与电子之间的实际距离要比图中显示的远百千亿倍。
     我们由此又想到本尊所说的“真空妙有”——仅就物理世界的宏观和微观表相而言,构成星际太空和一切物质的是巨大的“空”,而“有”只占那么微乎其微的一点点;就是这一点点的“有”,还是在不停地高速运动中,而且在不断的变化中,即所谓“有而无住”。无论是生物体,包括四生九有,还是所谓“纯物质”,大到整个星际太空,小到肉眼看不到的微尘,都是由这些微观或宏观的“空”和“有”构成的;而且每个由“空”与“有”相结合而组成的个体(包括生物体和非生物体)存在的时间,或长到无量刦、或短到瞬间即逝,亦都有一个在空间的表相。
    所以,仅从物理现象上看,也可以证明:“凡具有时空过程的皆是生命”这一生命的定义。
    回到我们对物理学的分析。此时,物理学家们对“力”的研究,从宏观的“万有引力”,扩展到微观的“核子力”,以及在宏观和微观世界中都存在的“电磁力”。其中,由于原子核的“质量”和“密度”过于巨大,其“能量”也一定十分巨大,量子力学也由此而诞生;为了研究基本粒子,物理学家们发明了“高能粒子对撞机”和“加速器”等等,让这些粒子们在里面撞来撞去。
    当物理学家对原子核的裂变研究有了突破后,足以毁灭人类的原子弹就诞生了。当然,由于“普通的元素”结合得太紧密,只能选择“放射性”强的金属铀、钚等作为核能的原料(钚是世界上第二毒的物质,一片阿斯匹林大小的钚,足以毒死2亿人,5克的钚足以毒死所有人类。世界上第一毒的物质为钋,0.1克钋可以杀死1000亿人)。
    不同化学元素的原子核也不同,大体上可分为“重核”(一个原子中的电子和质子数量多)和“轻核”(一个原子中的电子和质子数量少)。氢弹就是轻原子核相遇时结合成重核的聚变。原子核的重核裂变(一个重核分裂为两个或多个轻核)或轻核聚变(两个或多个轻核聚合成重核),都能释放出巨大的原子能。为了便于记忆,我们可以把原子弹称为重核的“核裂变弹”,把氢弹称为轻核的“核聚变弹”。如果以适当的手段控制住重核裂变或轻核聚变的过程,就是我们通常所说的核能利用,比如,核电站、核动力潜艇、核动力航母,等等。
        
                                                     网图:据说这军事发烧友拍摄的中国最新核潜艇094艇
    核能的释放到底有多大能量呢?据说,有的科学家计算过,从理论上说,如果把一小段木头中的原子核的核能充分释放利用,其所能释放出的巨大能量,足以够全人类用三千年。
    我们谈到了原子核分为质子和中子,其中质子带正电,中子不带电。然而,科学家们对中子的实用性研究,却发明出了中子弹。原子弹为第一代核武器(核裂变弹),氢弹为第二代核武器(核聚变弹),中子弹为第三代核武器。中子弹的工作原理是:利用中子的高能辐射效应和穿透力强的特点,只杀伤生物体,不大伤及物质体。比如,中子弹爆炸后,可以杀死坦克和建筑物里的人,而坦克和建筑物本身却不会受到太大的破坏。由于其冲击波、光辐射、热辐射和放射性污染等比一般核武器小,所以中子弹也被称为“加强辐射弹”,或“干净的”核武器,即所谓只伤人、不伤物。不知这是文明的进步,还是文明的倒退?思谨想:如果打起中子弹大战,人和所有生物都死光了,留下物有何用?
    质子和中子被称为强子,再往下细分,就出现了“夸克”,即,质子和中子都是由夸克构成的。夸克又分为上夸克和下夸克,上夸克带有+2/3的正电荷,下夸克带有-1/3的负电荷,每个质子和中子都是由三个(或多个)夸克构成。
    为什么谈夸克?我们又联想到了中国传统文化中的“阴阳学说”,即“阴在阳之内,不在阳之对”。
    其一,因为中子显“中性”,非正非负,即非阴非阳,所以中子是由一个上夸克和两个下夸克构成的,以达到其正负、或阴阳平衡[(+2/3)+(-1/3)+(-1/3)=0];而质子带正电,或显阳性,是由两个上夸克和一个下夸克构成的,所以其正电荷数要大于负电荷数[(+2/3)+(+2/3)+(-1/3)=1]。
    其二,在密而又密、重而又重的原子核中,又出现了巨大的空间;且上夸克最轻,下夸克次轻,由于它们轻到微乎其微,那么由质子和中子组成的原子核的巨大质量和重量又来源于哪里呢?据说是“胶子”,大概是一种谁也弄不清楚的“旋转力”和“运动力”,如果用中国传统文化的概念解释,大概可以说是一种“势能”,此“势能”不但能产生出巨大的重量和质量,还包含着巨大的能量。
    其三,上述似乎很完美的上下夸克组合,又不断遇到新的挑战。量子力学家们又发现,一个质子或中子,不一定是由三个上下夸克构成的;还有一种“奇夸克”,由于其自转,形成自带或+1/2,或-1/2电荷。除了质子和中子外,电子也是由分别带有正、负电荷的夸克构成的,且每个夸克所带的正、负电荷,或是分数,或是整数,并同其旋转的角度有关。后来又发现了“粲夸克”、“底夸克”、“顶夸克”等等。
    此外,在电磁力的研究中,又发现了光子,即不带电荷的光波,同时也是特殊的“粒子”。
    量子力学家们又发现,每个夸克还围绕着其“质心”旋转,于是,夸克内部又出现了巨大的“空间”。若干个夸克“旋转成”一个质子,或一个中子,或一个电子,等等。
      




图片说明:有比夸克还小的“粒”




图片说明:数以千计的粒子从两个金原子核之间的一场超高能对撞中倾泻而出,被RHIC(相对论性重离子对撞机)的STAR探测器拍到。碰撞时的环境模拟了宇宙大爆炸最初几微秒的情况。据说碰撞时的温度比太阳高10万倍。
    以现有的研究手段,各种“粒子”细分到一定程度,已经无法再细分下去,到了“基本粒子”这一级,它即是粒子,也不是粒子;它即是波,也不是波,且视其为“波”,亦或是“粒”,取决于观察者不同的研究目的。我们是不是从中又感觉到了一点“色不异空,空不异色;色即是空,空即是色”的味道?
    比如,光波(光子)同时具有“波”和“粒”双重性,其它基本粒子也如此,所以称为“波粒二项性”。同时还有“测不准原理”:一个粒子的某些物理量(如时间和能量,或位置和动量,或方位角与动量矩等等),不可能同时具有确定的数值,其中一个量越确定,另一个量的不确定程度就越大。这也只能取决于观察者从哪个角度或出于哪个目的的研究。
    对夸克等等“基本粒子”的深入研究,似乎给物理学家们带入到一种虚无漂眇的境界。不但经典物理学的很多概念被打破了,而且,极微观“物质”到底是什么?已经说不清了。我们可以由此得出一个结论:既然整个“物质世界”都是由这些“基本粒子”组成的,那么这些“基本粒子”的不确定性,也就表明了这个“物质世界”中的各种“物质”的不确定性。或者说,由于“原初”的不确定性,那么“续发”和其后的演化,则更是不确定性。
    读者看到这里,大概应该感觉出点“禅味”了。不错,西方的一些物理学家,在几十年前,就开始试图从东方的传统文化中去寻找解释这种微观物理现象的答案了。比如,美国的一位高能物理学家、理论物理学家和思想家弗·卡普拉就写过一本《物理学之道》(北京出版社1999年版;或“走向未来丛书”之《现代物理学与东方神秘主义》),把近代物理学与佛学、禅宗、婆罗门教、道家等等做了一番比较。
    此外,即使是被认为最严谨、最精确的数学,由于悖论的出现,也经历了三次数学危机。比如,微积分就是由此而诞生的,微积分用于计算无法精确算出来的数据,只能或以无穷大,或以无穷小的方式,计算出最接近于“准确数据”的“近似值”。而第三次数学危机仍延续至今。
    我们由此可以看出,西方科学的各种基础理论,发展到今天,由于其思维意识的局限,已经陷入困境。下一步的发展希望在什么地方?
    西方科学家对各种物质现象的研究越深入,就越陷入一种迷茫,因为越接近事物的“本质”,所得出的结论就越与他们的常规思维相悖,如果依然坚持用常规思维走下去,也只能走入死路。
    可见,仅从所谓的“物质”层面上看,星际太空的“其大无外”,同微观物质的“其小无内”,从某种意义上看,是不是又走向了统一?
    其一,它们都是由巨大的“空间”和微乎其微的“实体”所构成,而在所谓的“实体”内部,又存在巨大的“空间”和更加微乎其微的“实体”;
    其二,它们即可以无限扩大(无上循环),也可以无限缩小(无下循环);
    其三,它们的存在,无论以毫秒计,还是以光年计,都有所谓的“存在时间”;
    其四,无论“其大”也好,“其小”也罢,它们内部都蕴含着巨大的能量。
    物质、能量与信息构成了我们这个“物质世界”;而所谓的“物质”,又呈现出色空不二也。


该用户从未签到

0

主题

1

帖子

6

积分

大道使

Rank: 7Rank: 7Rank: 7

积分
6
发表于 2014-11-14 19:05:42 | 显示全部楼层
本人第一天上任,望各位道友,多多发言,为本版块繁荣出力。
  • TA的每日心情
    开心
    2015-8-14 15:07
  • 签到天数: 51 天

    [LV.5]常住居民I

    13

    主题

    46

    帖子

    494

    积分

    玉液

    Rank: 3Rank: 3

    积分
    494
    发表于 2014-11-14 20:31:36 | 显示全部楼层
    谢谢楼主分享
  • TA的每日心情
    奋斗
    2015-6-7 09:42
  • 签到天数: 23 天

    [LV.4]偶尔看看III

    0

    主题

    58

    帖子

    414

    积分

    玉液

    Rank: 3Rank: 3

    积分
    414
    发表于 2015-5-29 09:45:35 | 显示全部楼层
    其理论同样适用于人体,说明人体有巨大潜能开发!
  • TA的每日心情
    开心
    2015-7-7 15:18
  • 签到天数: 29 天

    [LV.4]偶尔看看III

    4

    主题

    32

    帖子

    387

    积分

    玉液

    Rank: 3Rank: 3

    积分
    387
    发表于 2015-5-30 09:31:59 | 显示全部楼层
    道, 其大无外,其小无内