時空運動其實是不連續的,量子化才是宇宙的本質
時空是不連續的
現代物理理論認為,時空是不能無限分割的,時空也存在著不可分割的基本結構單元,長度的最小單元大約是10-35米,時間的最小單元大約是10-43秒,低於這兩個值的時空是無法達到的,也是沒有意義的。
長度的最小單元稱為普朗克長度,精確值是1.61624×10-35米
時間的最小單元稱為普朗克時間,精確值是5.39121×10-44秒
由此看來,時空也是不連續的,也是量子化的,時空流逝就像放電影一樣,一幀一幀疊加起來,看上去是連續的,實際上是以我們人類察覺不到的微小單元在前進。
逐級放大的空間區域,宏觀貌似平滑的時空在最微觀尺度上失去了意義,沒有上下左右前後,只有洶湧的量子泡沫
運動也是不連續的
既然時空是不連續的,那麼很自然就會得出運動也是不連續的結論。由於目前實驗條件的限制,科學家還無法直接觀察到微觀粒子的運動狀態,因此對不連續運動的研究比較少,而且還停留在理論階段。近幾年有學者提出的一個嘗試解釋運動本質的「量子跳躍,量子停止」假說。
這一甚為大膽的假說認為:當把某一粒子的運動的宏觀軌跡無限細分之後,細分後的每一段只能是由兩種狀態組成:一是「量子跳躍」,指粒子由空間的一點運動到另一點,而時間在這一過程中是停止的;另一狀態是「量子停止」,是指粒子停止在空間內的某一點,而時間是流逝的。如圖所示,圖中Δr表示量子跳躍的距離,Δt表示量子停止的時間。
愛因斯坦早已在相對論中指出時間和空間構成了四維時空,我們是在四維時空中運動。「量子跳躍/量子停止」假說則指出:粒子只能在時間維度和空間維度中輪流運動,而在四維時空里連續運動的狀態是不存在的。這種假說是否正確當然現
在沒有定論,但不連續運動這一問題卻值得我們深思和探討。
「量子跳躍/量子停止」假說示意圖
3.5 量子化才是世界的本質
既然無法找到真正連續的東西,那麼連續只能是數學中的一個理想化的概念,在物理學中,在真實的世界中,量子化才是世界的本質!所以說,雖然普朗克自己並沒有意識到,但他的量子化假設卻開啟了人類真正認識世界的大門。
另外,量子化和不連續也是有區別的。打個比方,假如說能量量子是1,那麼能量的取值就只能是:1、2、3、4……
即1的整數倍,這叫量子化。如果你給定一系列能量,比如說:
1、1.5、2、2.5……
儘管也是不連續的,但卻不能叫量子化。
也就是說,量子化不但是不連續的,而且是有嚴格限定條件的不連續。這看起來好像也是難以理解的,不過當你想想構成世界的原子只能是1個、2個、3個……電子只能是1個、2個、3個……基本粒子只能是1個、2個、3個……而沒有半個。類比一下,你應該就能理解為什麼能量也是1份、2份、3份……了吧。
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