時間,空間,能量究竟是什麼?這卻直搗了物理學的老巢
本文是科學概念掃盲文。希望對你認識物理學中的基本概念有所幫助。
不管你學過中學物理還是大學物理,更或許你在從事科學研究。如果要弄清物理學的本質,還是誠懇地希望你能認真讀完這篇文章,要搞明白這其中的脈絡還是得費一點功夫的。
如果我現在問你,物理學是什麼?我想你會懵逼。你或許會認為,物理學就是研究聲,光,熱,電,力等自然現象的一門學科。但是我想說,這是一種很膚淺的認識。本文的推理:物理學是量化物質運動的一門學科。
我們從最簡單的聲現象出發。我們知道聲音的產生是由物體的振動導致的,然後以機械波的形式傳播開來。機械波的傳播需要的是固液氣形態的介質。事實上,不管是固液氣態,它們都是物質,都是由基本的原子,分子等微粒構成,機械波的本質就是微粒之間的運動傳遞。也就是說一部分微粒先被振動起來,此後微粒們再一個「碰」一個傳遞下去這種振動,導致系統內所有的微粒都運動了一遍,這樣機械波就傳遞下去了。可以說,聲現象是基於物質的存在!
那麼再來看看光現象。其實咱們說的可見光屬於電磁波,電磁波可以傳遞能量和信息。你現在試想為什麼太陽光可以照暖大地?其實也就是說光可以傳遞能量。光的本質就是光子的運動,當太陽射出無數個光子抵達到地球大氣層時,這時候光子自身的波粒二象性的運動會撞擊大氣中的氣體粒子,從而帶動地球大氣中原子和分子的運動。也就是說光子的運動碰撞到了大氣中的微觀粒子,微觀粒子被碰撞之後,運動也變得更加劇烈。而溫度的本質就是在體現微觀粒子運動的劇烈程度。光子碰撞了大氣中的微觀粒子,它們的運動變得更加劇烈了,整個大氣的溫度就上去了。其溫度的本質只是描述物質運動的劇烈程度而已。溫度是建立在物質存在的基礎之上的!
那能量是什麼?其實能量並不是真實存在的自在物,它只是人們為了描述物質運動而發明出來的一種量化工具而已。比如熱能,核能,風能,電能等等分別都在反映著微觀粒子(原子,電子,分子等微粒)運動的某種程度而已。
為什麼各種形式的能量可以相互轉換,其本質原因無非就是能量只是微觀粒子運動的一種量化形式而已。所以能量也是基於物質的存在!
那時間呢?大家想一下,如果世間萬物都全部靜止,包括原子,電子,中子,質子,夸克的都完全靜止了。千年,萬年,億年都過去了。那麼宇宙中所有物質還是原來的面貌,宇宙中大到恆星和黑洞,小到電子和原子永久都不會發生絲毫地改變。任憑所謂的時間再怎麼流逝,物質形態全都是最初的模樣。那麼時間還有意義嗎?所以時間也是對物質運動的某種形式上的度量。所以時間也是基於物質的存在。
最後的問題就是空間了! 這個問題有點抽象,你試問一下,沒有物質存在的空間有意義嗎? 你或許會認為,真空不就是沒有物質存在的空間嗎? 其實不然,真空存在的意義在於襯托,正是因為真空和囊括了物質存在的空間進行了對比,才烘托出來真空存在的意義。要是宇宙中毫無物質,真空就沒有存在的意義了,空間也就沒有意義了。其實這就是宇宙大爆炸之前的樣子,因為沒有物質,所以就沒有空間。空間因物質的存在而誕生。所以空間也是基於物質的存在!
看到這裡,你或許就明白了吧!整個物理學研究的就是對物質運動的度量。物質的運動才是絕對的,所謂的靜止只是相對於參考系才體現出來的。


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