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宏微相對性原理

2021-09-10 08:43黃宇
商業2.0-市場與監管 2021年7期
關鍵詞:物理思維

摘要:十九世紀末是科學的分水嶺,一方面簡約的經典物理被認為是發展到了相當完善的地步,另一方面卻又在科學實驗中遇見了自身所無法解決的嚴重困難。這樣的困難引起了科學家對傳統思維的質疑,量子理論就是在解決這些困難時建立起來的一套理論,這個理論是在同經典物理的矛盾中逐漸建立起來的。如果我們能夠重新回到十九世紀來面臨那個艱難抉擇的時刻,筆者選擇了繼續以常規的思維來解決問題,看似完善的經典物理原來自身存在著嚴重的漏洞和缺陷,修繕后的經典物理重新面對那些困難時,這種思維竟然能夠輕描淡寫地將這些看似不可思議的難題進行游刃有余的化解。宏微相對性原理繼續沿襲了經典物理簡約的特點,它以一種強大、粗暴而有效的手段尖銳地指出了量子理論主體思維竟然是一種徒勞無功的努力,本論文對物理發展的方向具有深遠的指導意義。

關鍵詞:機械運動;物理思維;宏微相對性原理;量子理論

1.引 言

《物理思維方法論》認為人類文明在認識世界的方式上一開始就出現了一些偏執,人們無意識地首選了以單純視覺的感知來認識世界。雖然視覺感知確實不失為是一種最為便利的認知方式,但是視覺卻無法直觀地認識到“香、痛和苦”等訊息的存在。教科書不僅在機械運動基本定義里是以單純視覺的感知來窺探世界,物理學在之后繼續的發展中依然無意識地延續了這一偏執的方法。請大家深刻理解并挖掘一下速度、加速度、坐標系、參照物等等這些物理元素的基本特征。在這些物理元素里能夠非常明顯地看出單純視覺感知的因素,如果大家還有繼續的興趣去了解牛頓定律、相對論以及量子力學,照樣能夠不斷挖掘出單純視覺感知的思維因素,物理學正在用單純的視覺去理解所有事物,我們艱難地用視覺去感悟著疼痛、香甜和旋律的存在。實際上運動釋放了兩種截然不同的物理訊息出來,我們必須以與之相對應的視覺或觸覺才能感觸到這些訊息的存在。用視覺去認識篝火,會認為這是一種火紅的東西;而用觸覺去認識篝火,就會覺得這是一種溫暖的東西。產生這樣不同的認識,并不是主觀意識改變了客觀世界,而是不同的感覺天線接收到的客觀訊息不同。用觸覺來認識運動時,機械運動的基本定義可以用另一種方式來描述它,這就是“運動是物質儲存能量的一種方式”,既然這樣,那么接下來我們腦海中自然而然就會產生這樣一個疑問:運動到底是怎樣儲存能量的?這就是本文需要重點討論的中心話題之一。在具體問題的分析中,需要大家繼續摒棄視覺感知的思維方式,用觸覺感知的思維來觸摸世界。

2.對機械運動能量儲存機理的分析

2.1 物質的構成及相互作用

運動是物質儲存能量的一種方式,而物質儲存能量的方式有很多。比如水池也具有存儲水能的功能,由于我們能夠非常直觀地看見水池的存在狀態,因此很容易發現水池存儲能量的機理,它就是以一種直接“罐裝”的方式來達到水能的存儲?,F在要去認識運動是如何存儲動能的,當然首先就得來認識一下物質這個“水池”到底是怎樣的一種存在狀態,只有這樣才能更好地理解它存儲能量的原理。人類認識物質的構成是在不斷深入發展的,物質由分子構成,而分子由原子構成;原子由原子核和核外電子構成;原子核由質子和中子構成;質子和中子由夸克構成,至于夸克的結構還需進一步探討。弦理論認為夸克等粒子,實際上是一種非常小的閉合圈,通常稱為閉合弦,這些閉合弦的震動才出現了基本粒子。對于夸克還能不能再繼續分割,科學家早就失去了繼續分割下去的興趣。隨著量子物理學的發展,這些更小的粒子早就沒有粒子性了。這些微粒不再是一個粒子,而是一個類似電磁波的存在,由這樣的微觀粒子構成了宏觀世界。我們知道,分子之間是有間隔的,而構成分子的原子里面,懸掛在空曠空間中的是原子核,其他微小的電子類似地球繞太陽旋轉那樣繞著原子核運動。宇宙中存在著各種類型的力,是這些力把散沙般的基本粒子結合在一起,組成了各種各樣的物質。這些力從本質上都可歸結為四種基本力,它們分別是強核力、弱核力、電磁力及引力。大統一理論認為,強相互作用、弱相互作用和電磁相互作用可以統一成一種相互作用。

由此看來,物質內部并不是表面看起來那樣的致密,微粒漂浮在異??諘绲目臻g中,而微粒間由相互吸引或者排斥的力束縛。這種既可能相互排斥又可能相互吸引的特性跟彈簧的性質一樣,彈簧的兩端也可以相互發生排斥或者吸引。正是由于微粒間彈簧一樣的特性,使得物質既沒有發生塌縮也沒有發散而消失。當你壓縮彈簧的時候,它會給予你一種排斥的力;而當你拉伸它的時候,彈簧則會給予你一種吸引的力。宇宙以數十億年的壽命演繹著它的生生不息,這些都得益于構成物質的微粒之間,互相吸引或者排斥的力維持著一種穩定。

2.2 對物質如何儲存動能的推測

通過對物質構成及微粒間相互作用的基本認識,大家腦海里面就有了物質這個“水池”存在狀態的基本概念了?,F在做一個簡單的實驗:甲人向乙人投擲一個石塊。實驗中石塊會發生一個物理的變化(即機械運動),當以視覺來接觸這個物理現象時,得到的感受就是石塊位置發生了變化?,F在要求大家將視覺的感知完全屏蔽,也就是說,物體位置的變化將不再是大家最大的感觸了,瞎子腦海里面甚至并沒有這樣的概念。讓我們以絕對瞎子的狀態來認識運動,在相距甚遠的二人之間,實驗的結果是甲人釋放的能量最終宣泄到了乙人身體上。如果實驗中甲人只是徒手揮擊的話,隔空并不能打物,那么能量又是通過什么手段最終實現了隔空打物的呢?實驗中,石頭所發生的物理事件擔任了一個重要角色。甲人能量的施加對象是石塊,而乙人接受到的能量也是來源于與石頭的直接接觸,石塊在整個實驗中擔任了一個媒介的作用。這個媒介所具有的一個重要功能就是在其間對能量進行了存儲。由此看來,機械運動不僅存在“物體位置的變化”,運動還是物質儲存能量的一種方式。水池儲存水能的方式就是一種簡單而直接的罐裝;高高舉起的石頭會具有勢能,被舉起的石頭其實也是一種能量的存儲方式。像上述兩個物理事件對能量的蓄積,其蓄能的方式和原理都非常簡單而直觀。既然運動也是物質儲存能量的一種方式,那么這種方式又是如何存儲能量的呢?剛剛對物質的構成及微粒間的相互作用有了一些基本認識,發現物質微觀領域的特性更像是一種“彈簧”,而不單單只是一個簡單的“罐子”。微觀領域微粒最終到底是粒子還是閉合弦都不是重要的,重要的是這些微粒(或者閉合弦)之間由相互排斥或吸引的力束縛,這樣的特性跟彈簧非常類似。既然如此,那么彈簧上如何進行能量的蓄積呢?這個答案并不復雜,把彈簧的一端在木板上固定,然后將彈簧拉伸(或者壓縮)后的另一端也用釘子固定起來,這樣就完成了在彈簧上對外部能量的一種蓄積。當然,彈簧如果是對熱能進行存儲,情形就不是這樣了?,F在只討論手臂推動物體的這種能量蓄積,因此彈簧蓄能的方式就只是發生了形變。我們再來回放一下剛才實驗的具體情形:石塊接受了來自甲人手臂的能量,在與另外物體未發生接觸之前,石塊需要攜帶(即存儲)這份能量。石塊并沒有像水池一樣只是簡單地罐裝和容納這份能量,它更像一段彈簧。既然微觀領域微粒間的特性跟“彈簧”類似,那么發生“形變”也就是這個“彈簧”進行能量蓄積的重要方式。由此可見,物質運動對能量儲存的方式跟水池蓄能的情形略有不同。水池蓄能主要采納的方式是“容納”(因壓強而產生的水池形變可以忽略不計),而運動物質對能量的儲存,它不僅是 “容納”,運動物質主要采納了以“內部彈簧”發生 “形變”的原理來蓄積能量。

在以上的討論中,我們很容易將視覺感知的因素介入進來。大家會說,手臂施加的能量讓石塊也發生了位移變化呀,為什么就不討論這個呢?本文需要討論的只是食物的辣味,你為什么總是離不開在顏色方面的糾葛?手臂能量確實引起石塊發生了位移,但這是 “食物顏色”的問題,現在只討論“食物”的“辣”味,所以就沒有必要提出和介入顏色方面的結論了。在理解上極易發生混淆的這些方面大家能夠進行區分嗎?我們需要完全忘記教科書的闡述,并且達到絕對屏蔽視覺感知因素的影響。騰空大腦后,這樣才能以自己合理的邏輯來判斷是非與對錯。

2.3 物質運動蓄能原理的物理意義及實驗驗證

對物質運動蓄能機理所進行的分析只是一種憑空想象,什么實驗能夠驗證這種猜想?對這種蓄能機理的推測又有什么物理意義?在木板上彈簧的蓄能實驗中,手臂是外部的施力物體,彈簧是儲存能量的受力物體。試問一下,木板彈簧會發生怎樣的形變(或者說會發生多少形變)由誰來決定?它是由手臂力量來決定的,而不是由彈簧來決定(不同實驗情形下,假定都是同一個特定的彈簧,其他不同類型彈簧的情形在這里沒有物理意義,所以不予討論)。這個道理雖然很淺顯,但它卻具有著非常重要的地位,這個簡單的道理甚至是很了不起的。在木板上所進行的彈簧蓄能實驗,其實是對運動物質蓄能機理的一種模仿,這是為了便于大家能夠更加直觀而形象地得到理解而已。作為施力物,推拉彈簧的力量與推動運動物體的力量相互對應;而作為受力物,彈簧的彈性與物質內部微粒間相互作用的特性也是互相對應的。木板上的彈簧能夠發生怎樣的形變,它不是由彈簧來決定。同樣的道理,物質內部微觀粒子間的狀態也不是由微粒間的相互作用來決定,微粒間會存在怎樣的狀態是由外部能量所決定。換句話說,物質的內部結構及變化規律是由該物質宏觀運動的狀態來決定。這是一個令人瞠目結舌的結論,其原理并不復雜,請大家從始至終再進行反反復復的考量,因為這個結論將在認識上引起翻天覆地的變化,我們的思維將發生深刻的變革,這樣的認識也將為我們帶來撥云見晴天的奇效。你看雖然異性相吸同性排斥是一個最基本的物理原則,實驗中木板上的彈簧也很想恢復原來的形狀呀,但是物質構造及變化規律(即發生形變的彈簧狀態)并不是由微粒間相互作用的力(彈簧本身的力)來決定。這樣一來,量子力學里面那些詭異而不可理喻的現象突然就很好理解了,微粒間超越常規的現象也能夠在常規思維的范疇內得以解決,微粒詭異的行為從不可理喻的叛逆變成了乖順。大家可以翻閱相關書籍來了解一下微觀領域的各種詭異表現,比如夸克與夸克間的那些詭異,漸進自由理論發現并描繪了這些奇特的物理現象,那么為什么夸克之間相距越遠,強力還越強,反之就越弱?這樣的表現簡直就是違背了常規的邏輯。像這樣的現象在微觀領域是很普遍的,還比如分子與分子之間的作用也是隨著距離的增大(或者縮?。┒憩F出了相應的對抗現象??茖W家們發現當拉伸或者壓縮微粒間的距離時,它總是會表現出一種與之對抗的狀態。異性相吸而同性相斥,粒子本來應該遵循這些最基本的物理常識,但是微觀粒子實際卻總是一味地表現出一反常態的行為,它不管你那些相吸相斥的常規,反正一個態度就是對抗。我們知道質子帶正電,它是由夸克構成的,在常規思維中,兩個物質間的作用力會隨著距離的增大而變小,這是順理成章的邏輯。但是夸克之間并不是這樣,當試圖去分開兩個夸克時,隨著距離增大,夸克之間反而表現出一種更加強烈而無法分開的約束力。當夸克之間縮短到適當距離時,夸克的行為又變成了一種毫無約束而來去自由的粒子。微觀粒子它可以違背同性相斥異性相吸的基本原則,也可以違背力與距離之間的基本常識,它不管你所有的這些基本規范,你想拉散我,那么我就表現出相互吸引,反之,你想壓縮我,我就表現出排斥。反正微粒的做事原則就是它可以跳出所有物理的基本常識,就一個態度:對抗!難道說粒子是具有某種意識的嗎?要不然怎么理解這樣匪夷所思的詭異現象呢?現在通過木板上彈簧的蓄能原理,微觀世界的那些詭異突然就變得合情合理了,這些表面看上去違背常理的現象其實一點都不詭異,宏觀物質的機械運動狀態才是決定微粒狀態的原因,當我們用其他方式來刻意改變微粒的狀態時,粒子自然就會表現出一味的對抗了。在不受外力作用的情況下,宏觀運動是始終持以恒定狀態的,因此微觀世界看似雜亂無章的狀態,其實也是保持著總體的穩定,任何第三方的干擾,它都將呈現出對抗的態度。并不是同性相斥這樣的基本常識失效了,而是粒子的狀態并不是由同性相斥這樣的物理原則來決定。在這里,木板上彈簧形變的實驗只是幫助大家更容易得到理解。木板彈簧與微觀彈簧實際上還是存在著一些區別:拉升后的木板彈簧若無釘子固定就會無條件地立即復原,而微觀彈簧不是這樣。當我們手臂的能量存儲在運動物質里面以后,這份能量需要一定的條件才能宣泄出來(與第三方接觸),它并不能無條件地立即返還給手臂,在反方向上進行阻擋就能夠形成返還能量的條件。因此微觀彈簧雖然沒有釘子釘住,但是由于這個條件的存在,微觀彈簧形同得到了一種無形的釘子固定,使得微觀彈簧在存儲能量以后能夠保持持續的形變。由于木板彈簧能夠直接無條件地立即返還被存儲的能量,因此需要特別設定一個用釘子固定這樣的額外條件,這樣才能更加逼真地仿效微觀彈簧的特點。牛頓定律告訴大家,物體在不受外力作用的情況下將保持恒定的狀態,這樣恒定的宏觀狀態使得微觀領域既不會塌縮也不會發散,微觀世界也呈現出一種總體穩定的狀態。對于宏觀運動,力不是維持運動的原因,它總保持著的恒定狀態也是微觀彈簧能夠持續維持它張弛(或壓縮)狀態的原因所在。

物質既沒有塌縮也沒有發散揮發,原來只要宇宙宏觀運動未發生異動,那么物質將保持恒定的穩定狀態,它不會因為異性相吸而塌縮,也不會因為同性相斥而發散。恒定的宇宙狀態決定著微觀粒子總體狀態的穩定性,由此看來,宇宙的宏觀運動與物質的微觀狀態之間存在著息息相關的內在聯系,這就是宏微相對性原理需要表達的軸心思想,我們初步歸納如下:物體宏觀運動狀態與物質內部結構及總體變化規律存在著緊密而直接的聯系,二者發生的變化是等效的。根據能量守恒定律可知,我施加了多少能量,你當然就只能存儲這么多能量,所以二者發生的變化當然就是等效的了。當我們推動的只是一個質子,那么夸克之間的強相互作用力就充當了“彈簧”的角色。假如我推動的并不是一個質子,而是整個銀河系,那么地球、太陽就成了微粒,在這里充當彈簧的就是萬有引力了,這就是引力在距離異??拷臅r候,它也會變現出斥力的原因。于是宏微相對性原理的名稱里面多了兩個字:“相對”,這里的宏觀與微觀并不是絕對的,而是相對而言。量子力學漸進自由以及楊-米爾斯等諸多理論都對微觀領域粒子的表現進行了準確的描述,這些描述都是客觀存在的物理現象,所有這些現象都很好地符合了宏微相對性原理的基本原則,由此可見我們的推測并不是純粹的憑空想象,它是具有實驗基礎的。之前所進行的推測,并沒有為了要解決某個難題來設定一個刻意的目標,所有的結論都是在簡單而合乎邏輯的推理中順其自然地得到,沒有一絲人為的牽強附會,然后微觀世界的詭異現象紛紛迎合了這樣推理推測的結論。在這里,理論與實驗數據的相符是順理成章的,我們的推測能夠得到大量實驗的驗證,而這樣的實驗已在不同實驗室得出了相關數據,只需要直接借用一下就可以了。

3.對機械運動蓄能原理的延伸分析

通過對物質微觀領域的基本了解,發現物質對動能的存儲是以“彈簧”發生形變的方式進行。除此之外,物質之所以能夠存儲能量,它其實還有像水池一樣“容納”的功能。因此,最終完成物質運動的蓄能不僅需要具有“彈簧”的形變,同時也需要具有水池的“容納”,二者共同促成了蓄能的最終結果?,F在就從水池“容納”的角度來繼續分析問題。為了便于理解,將能量想象為一種液體,將水池替換為某種容器(即物質質量的存在),物質運動對能量的存儲如同將液體注入容器。日常生活中,往容器不斷灌水會存在三種情形:一是容器從空容量到逐漸被注滿液體的情形(第一物理事件);二是注滿液體后的容器被繼續灌注的情形,這里又分兩類情形:一是持續罐裝液體使得容器發生了破潰的情形(第二物理事件);二是容器內液體發生了自然溢出的情形(第三物理事件)。在“物理思維方法論”的推理中,第一種注入液體的情形已經進行了詳細的描述,它對應著的其實就是牛頓第二定律描述的勻加速物理現象,那么另外兩種液體的注入情形又是怎樣的呢?自然界哪些自然現象又與這類情形相對應?結合實驗室存在的各種客觀現象,現在需要將容器灌水的三種情形與對應的自然現象進行分門別類的對號入座。

3.1牛頓定律的對應情形和適用范圍(第一物理事件)

液體被逐漸注入容器,那么液面在容器內將得到不斷提升,這種觸覺感知思維下液體的罐裝情形,對應著牛頓定律勻加速的自然現象。它的適用區間是從零容量到容器剛剛被灌滿這個范圍,這是觸覺感知思維下的情形。從教科書的視覺感知思維來看,由于物理學遭遇了不可調和的難題,相對論及量子力學認為牛頓力學只適用于低速或宏觀狀態下,這是在教科書視覺感知思維中牛頓定律的適用范圍。牛頓定律作為描述宏觀運動狀態的基本理論, E=?mv2可以用來描述這種狀態的能量尺度。當然,近代物理認為E=?mv2是不能用于描述高速和微觀領域的情形,對此我們暫時保留意見,稍等片刻。

3.2質能方程的對應情形和適用范圍(第二物理事件)

在觸覺感知的思維中,容器被不斷灌水時會存在三種情形,那么質能方程所描述的自然現象又與哪種灌水情形相貼合呢?質能方程的表達式為:E=mc2,該方程主要用來解釋核變反應中的質量虧損和計算高能物理中粒子的能量。質量出現虧損相當于容器碎裂,這剛好與容器被漲破的情形具有很高的貼合度。按照這個猜想來嘗試一下,看能不能通過觸覺感知思維的方式也同樣推導出質能方程的理論結果,如果二者不產生矛盾并與實驗數據相符,那么漲破容器的情形與質能方程所描述的物理現象就確實是同一事物。宏微相對性原理認為物體宏觀的運動狀態與物質內部結構及總體變化規律存在著緊密而直接的聯系,二者所發生的變化是等效的。宏觀運動狀態是決定微觀構造的因素,這好比就是宏觀與微觀之間進行著一場拔河賽,宇宙以持久而恒定的狀態存在著,這說明拔河雙方是勢均力敵的。宏觀這方我們可以用E=?mv2來度量能量的多少,那么微觀那方也應該具有對稱的制衡能量(即被存儲的能量)來進行對抗。核變反應中質量發生了虧損,質量的崩潰使得被存儲的能量失去了依托而得以釋放,通過宏微相對性原理或者能量守恒定律可知,這份參與拔河的被存儲能量大小為E=?mv2。根據多種實驗方法測得的數據表明總體釋放的能量大小為E=mc2,那么多出來的這部分能量顯然是來源于質量。(當然,學術界公認E=mc2才能描述質量的虧損,在這里暫時擱置爭議,假定牛頓定律E=?mv2依然適用于微觀)。核變反應中質量發生了虧損,質量崩潰以后將釋放大小為E=?mv2的能量(這是暫時假定的)。失去了質量這個容器的依托,那些被存儲的能量也將得以釋放,它也是E=?mv2的能量。那么容器灌滿崩潰以后,就將釋放兩份能量出來,一份來自于質量,一份直接來自于容器罐裝的水,所以一加一等于二,也就是:

E=?mv2+?mv2=mv2

由于微粒的速度v等于光速c,也即

E=mc2

這就是說,在質量虧損的核變反應中,通過實驗測量到的數據實際應該是E=mc2,而不是E=?mv2,這里邏輯推理下的理論結果是符合實驗數據的。

剛才假定E=?mv2也可以描述微觀世界,然而學術界公認E=mc2才能夠準確地描述微觀世界,現在放棄剛才假定的E=?mv2,用公認的E=mc2來進行推理。質能方程描述了單純質量虧損就會釋放出E=mc2大小的能量刻度,作為容器的質量發生崩潰以后,容器里面存儲的那些能量呢?運動是物質儲存能量的一種方式,這是很簡單的道理,一定不要忽略了那份被存儲的能量存在。由于這份被存儲的能量來自于宏觀領域,它的大小由E=?mv2來描述。當容器崩潰以后,就將有兩份能量釋放出來,一份來自于質量,一份來自于容器里面罐裝的水。由于速度v等于c,也就是:

E=mc2+?mc2=3/2mc2

這即是說,在質量虧損的核變反應中,實驗將會測量出的數據應該是E=3/2mc2,相對論在這里出現了明顯的自相矛盾。在這里,我們是根據觸覺感知的思維以及宏微相對性原理從而發現了相對論的自相矛盾,如果以視覺感知的思維來分析問題,將很難窺探到相對論的這些自相矛盾。

本文在推導質能方程的過程中,我們沒有反對E=mc2描述微觀領域時數學的準確性,同樣也尊重了實驗數據的真實和可靠,不過糟糕的是E=mc2原作者卻用自己的結果對自己構成了重大威脅。相對論雖然數學結果是準確的,但是得出這個正確結果的代價卻是直接悄悄地丟棄了那份被存儲的能量。本文與相對論產生重大分歧的原因在于那份被存儲的能量,這份多余的能量哪里來的呢?追根溯源是因為我們選擇了另外一種感知(觸覺)來認識世界,物理規定瞎子就不能用他的方式來了解這個世界嗎?當然不。既然如此,運動就是物質存儲能量的一種方式也是很明顯的呀。這份能量的來源一點也不復雜,它不是憑空產生的,既然如此,那么相對論里面這份能量被丟到哪里去了?它又怎么推算出了一個正確的數學結果? 實際上相對論是將理論搭建在錯幻覺之上的,這種錯覺彎折的程度剛好是E=?mc2的兩倍,這樣錯覺上的兩倍彎折使得相對論在數學推導中剛好能夠得出E=mc2的結果,下一篇文章將以相對論作為典型案例進行具體的分析。相對論另外還存在著比錯幻覺更加嚴重的錯誤,這里不再贅述??偟膩碚f,通過宏微相對性原理,牛頓定律E=?mv2是適合解釋微觀領域E=mc2的。

3.3量子力學的對應情形和適用范圍(第三物理事件)

宏微相對性原理認為宏觀與微觀緊密聯系并且等效,那么為什么微觀領域的其他所有現象都不能用E=?mv2來解釋,而需要用E=mc2才能解釋呢?本文認為導致這樣結果的出現是由微觀領域的兩個重要特點決定的:一是微觀領域微粒的特點就是它處于滿罐狀態;二是溢出、破潰與液面逐漸提升其實是不同的三種物理事件,不能以機械運動這一個物理事件的慣例和常識來以偏概全。微粒通常都是光速的運動狀態,相當于微粒這個容器處于“滿罐”狀態。當激發某一粒子時,我們將看不到容器內液面逐漸升高的變化(對應物體位置的連續性變化),因為它本來就是滿的,激發這個粒子通常會是直接出現溢出或者崩潰的情況。運動是物質的基本屬性,這即是說,動能是最為普遍也是最為基本的能量存在形式。動能需要依附于質量的存在而存在,宇宙也以數十億年穩定的狀態運動著。我們往已經是滿罐狀態的容器里面繼續罐裝液體,液體(動能)將溢出,動能的存在是以質量來作為容納載體的,可是母體容器(質量)本來已經容不下任何動能了,那么又在哪里尋求一個質量來作為依托呢?量子糾纏以及核外電子云的現象非常貼合這種溢出的情形,物理不能憑空想象,但是根據這些現象可以引導我們繼續進行大膽的分析:溢出的動能將以母體(原質量)作為模板復制或者模擬出一個子體,這個復制出來的子體將被作為載體用于存儲另一份溢出的能量。根據宏微相對性原理,這里又出現了一個1+1=2,一份用于單純溢出能量的直接表達,一份能量用于模擬載體,以便于存儲和約束溢出的動能,也即?mc2+?mc2=mc2。在這里與推導質能方程剛好是逆向的過程,我們的推測是以量子糾纏及電子云等自然現象作為物理基礎,并不是憑空制造了質量,請大家結合實驗數據和現象進行深刻的領悟。由此可見,微觀領域只能以E=mc2的尺度來描述,而不能以E=?mv2來描述,這就是牛頓定律局限的主要原因。當然,量子糾纏以及電子云是否屬于“溢出”的情形,還需要進行大量實驗的觀察和總結,限于條件允許,本小節結論亟待實驗驗證。需要特別注意的是,液體溢出和崩潰的情形只是屬于機械運動的一種延續,這種延續嚴格意義上已不能再稱為機械運動了,二者不再屬于機械運動概念的范疇。機械運動呈現出來的物理本質是液面發生連續的變化,在視覺感知中所對應的現象是物體位置發生了連續性的變化。溢出和崩潰所呈現出的效應里面已不存在液面(或者位置)會發生連續性的變化了,用視覺來感觸時,粒子的行為也不會呈現出位置上的連續性變化。溢出和崩潰嚴格說來應該是第二和第三種物理事件。視覺感知中量子糾纏微粒間的作用也并不需要進行直接的接觸(即連續性),它們之間的作用是“跳躍”(具有間距)的,因為“溢出”效應本質上本來就不再是“連續”的液面變化(通常機械運動的實際表現)。電子云也好,量子糾纏也好,都是一種跳躍,不能再以機械運動通常意義下的邏輯(液面連續的變化)來考量和描述溢出(溢出不存在液面的連續變化)的情形。過去大家在量子糾纏現象中提出“超光速”這個概念時,這個命題本身是一個偽命題,“超光速”一詞需要涉及s/t這個最基本的物理量,s涵義里面包含著“物體歷經了位置連續性的變化”,但是溢出效應里面,液體溢出不再有連續性變化的概念了,溢出的存在是跳躍的,所謂跳躍的意思就是不需要在空間尺度上去歷經物體位置的連續性變化,那么超光速里面連位移s的變化都沒有,又談何超越了光速呢?容器內液面逐漸提升與容器內液體溢出是兩個不同的物理事件,好比紅蘋果與魔鬼紅辣椒就是兩個事件,超光速本來是對紅蘋果甜味的形容,請問我們是否可以將蘋果甜味的這個結果直接強行轉置在魔鬼紅辣椒身上?顯然是不能的,但是教科書卻一直在討論這個東西。 我們知道姚明是一個巨人,但是超光速的提法類似于大家會說“姚明”是矮子,因為他們認為恐龍身體巨大??偢杏X哪里是不對的,因為這種提法本身就是“張冠李戴”的。這樣張冠李戴的思維存在著“仍然以液面連續變化的思維來度量溢出這個第二事件的具體情況” 液體溢出不再有液面連續性的變化了。滿罐以后,機械運動延續下去的物理事件已不再是機械運動本身了,它所發生的是第二種物理事件,所以我們應該以與之對應的思維和邏輯來分析第二類事件,而不是依然用對第一事件的邏輯和結論來定性第二事件的具體情形。因此“超光速”這一提法存在著類似“張冠李戴”和“指甲說乙”這樣的基本邏輯錯誤,“超光速”詞意本身只適用于機械運動這一物理事件的范疇內。好比對蘋果或者姚明進行的定性,這種定性只適用于在蘋果或者人類這個范疇。繼“引力子”之后,在這里物理學再次把一些莫須有的東西強制拉過來當成一項嚴肅的命題研究,大腦不需要思維嗎?量子糾纏能夠瞬間超遠距離地發生作用確實詭異,在溢出事件里的甲乙兩個粒子,乙是對甲特性的復制(或模仿),乙因為甲的存在而存在,乙對甲特性的這種復制只與能量的狀態和表達方式(表達方式指跳躍這種方式)有關,與位置上是否具有延續并無關系。如同速度存在極限一樣,速度會存在極限并不是有誰阻擋了它,而是規則約束了速度會有極限的存在,所以我們只需要用能量的分布狀態來分析量子糾纏的事理就可以了??傊?,物理事物產生的視覺效應是物理本質(即觸覺感知)在視覺上的具體體現和表達。比如機械運動在液面逐漸提升的物理本質下,它所產生的視覺效應也應該具有相應的連續性,于是物體位置會經歷一個連續性的變化;而在液體溢出的效應里面,一份模擬質量存儲了一份溢出能量,在這里液體的溢出是一份一份跳躍的,那么與這個物理本質所對應的視覺效應也不會存在視覺上“連續性”的特點了,它應該也是跳躍(具有間距)的,間隔一定距離本來就是這個事件對其物理本質的一種反射,因此不需要存在會有信號的傳遞(連續性),也不需要“超光速”(距離上存在延續)才能實現糾纏的效應,這是一種規則也是思維的基本邏輯,不能把甲事件的特點和常識強加給乙事件。液面連續性的變化(速度概念)好比是男人的特征,超光速的提法類似于這樣一個提問:為什么女人不具有男人的特征呢(將第一物理事件的規范和概念強制施加給第三物理事件)?這不是廢話嗎?但是物理學正在以高漲的熱情討論著這個東西(超光速與信號傳遞),我們正在用某種理論打算將女人男性化。

4.討論

4.1近代物理處理問題的方法和方向

根據宏微相對性原理表明,使得微觀領域脫離常規的各種表現,得益于宏觀條件下物質運動狀態對微觀領域的約束。發生形變以后的彈簧很想遵守常規(即異性會相吸或者距離越近作用效果會越強等常理)來試圖改變現狀,但是彈簧會發生怎樣(或者多少)的形變,取決于手臂會怎么做,這使得彈簧所有的意圖與對抗都是無助的。這樣的基本常識可以為物理的思維指明方向,它告訴我們千萬不要去研究彈簧的具體行為,我們思維的方向應該指向手臂(經典物理)而不是彈簧(近代物理)。十九世紀是科學的分水嶺,在第一次遇見詭異的困難時,近代物理選擇了直接對彈簧進行具體的研究,然而量子物理的世界如同是一場魔術的表演,絢麗多彩的表面全是魔術的假象,如果你覺得量子物理非常詭異,那么你一定還不懂物理。為什么量子理論是在與經典物理的矛盾中逐漸建立起來的,現在大家懂了吧?物理世界在發現之初,人們偏執地以單純視覺的感知來認識世界的所有訊息(香辣甜痛),使得牛頓定律出現了身體的殘疾。十九世紀隨著科學的不斷進步和精密實驗設備的出現,更多自然訊息得以發現,這些自然訊息的各種詭異帶來了諸多困難,我們思維上存在的缺陷得以進一步的顯現和擴大,當時的科學家們在遇見這樣的困難時面臨著兩個選擇:一是反思曾經思維的漏洞(他們認為經典物理已經非常完善了);二是選擇放棄過去常規的思維模式,去接受和認可詭異的表面訊息(他們認為彈簧表現出來的實驗數據更可靠)。近代物理最終采納了第二種選擇,微觀領域上演的這場魔術表演,它表達出了異常詭異的假象,而科學家們不僅接納了這些表面現象,并且將這些假象作為客觀事實用以抵觸和否定常規思維。黑體輻射、光電效應、原子的穩定性等等問題,對這些問題物理學采納了放棄經典物理并將微觀領域的詭異作為基本事實。這種選擇相當于放棄了研究手臂的具體作為,而將大量精力用于探索彈簧的各種詭異。彈簧的具體行為不僅存在萬般變化,而且全部都是違背常規和基本邏輯的,因此物理學越來越復雜,越來越高深。彈簧的叛逆行為總是與基本邏輯相背離,想要在彈簧的行為上探索出真理,神仙下凡也愛莫能助,在彈簧上的探索越是天才般的“發現”距離真理就越遠,物理學為十九世紀的選擇付出了慘痛的代價以及大量的人力財力。運動作為物質存在的基本屬性,動能需要依附于質量的存在而存在,宇宙質量又以數十億年總體穩定的狀態存在著,說明動能一般不會輕易地轉化為其他形式的能,因此在微觀領域溢出的動能沒有選擇單純的離散,它依然繼續選擇了以動能的形式存在,而這種存在需要依附于模擬質量(約束自己不至于離散的殼子)。因此微觀領域里面E=?mv2通常都是以雙份的規則辦事,它不代表E=?mv2在微觀不再適用了,經典物理依然適用于任何情形。我們更應該討論的是E=?mv2在宏微相對性原理里面是如何分配的問題,萬有引力的能量是以質點為出發點,以二次方反比的規律對能量進行分配。那么微觀領域則是以夸克(閉合弦)為出發點,在E=?mv2這個總量的框架下,用E=mc2這樣雙份的規則辦事。真正需要進一步探討的是,從夸克到宏觀宇宙,E=?mv2能量分布狀態的規律是怎樣的,是不是也遵從二次方反比的規律?這才是我們需要探索的問題,它需要大量的實驗觀察和總結,得到的結論將會對目前所有的理論結果進行有機的統一,得出這個大統一理論指日可待,其推理的難度應該也在小學四則運算法則以內。

4.2光速實驗數據低于理論值的原因分析

根據實驗的精確測量,光速實際的數值為2.9×10 ^8m/s,“解析時空”認為極限速度的理論值跟數學π息息相關,極限速度的理論值應為3.14×10 ^8m/s,在這里實驗數據與理論值的差距為0.15×10 ^8。宏微相對性原理里面的宏觀微觀只是相對而言,當我們推動的是銀河系,那么萬有引力也會表現出斥力。當我們在推動整個銀河系時,手臂施加的能量將分配給所有能夠成為彈簧的約束力之間。能夠成為彈簧約束力的情形從星球之間的萬有引力直到夸克之間的強相互作用力。假如微觀領域的微粒無任何活動,那么就可以將一個石頭加速到3.14×10 ^8m/s的狀態,為什么光速的實驗數據為2.9×10 ^8m/s呢?把石頭想象成一種空殼的球狀物,微粒想象成是在這個球狀空間運動著的更小砂礫。運動是存在極限的,現在加速這個球狀物,試問它能加速到多少?它一定低于3.14×10 ^8m/s。球狀物速度低于3.14×10 ^8m/s的原因是,速度存在極限是針對砂礫與球狀物速度的矢量和而言,雖然球狀物尚未達到極限,但是其間的砂礫卻已經觸碰到極限的底線了。正是基于這樣的原因,實驗室的數據會低于理論的極限值是理所應當的。無論是宏觀還是微觀,客觀世界都被規則制約著。

4.3四大基本作用力之間的關系

除了萬有引力,目前科學已經統一了其他三種基本力,那么萬有引力與這三種基本力之間存在怎樣的關系呢?從宏微相對性原理可以看到,萬有引力更有可能來替代手臂的力量,盡管萬有引力本身也充當著彈簧的角色。實驗中變化的手臂力量將引起彈簧相應的變化,剛好這樣的情形與麥克斯韋電磁理論非常類似,變化的磁場會引起變化的電場。

4.4對宇宙模式的限制

宏微相對性原理以及速度存在極限都是一種規則,二者將共同限制大家的對宇宙模式的想象空間。平行宇宙認為在我們這個宇宙之外還可能存在與我們認知的其他宇宙,這種設想可以得到理解,畢竟微觀領域是存在這種現象的?,F在我們來復制出另一個宇宙:運動的空殼球狀物里面有著運動的砂礫,現在我們讓這個空殼的球狀物來發生量子力學里面那樣的“變身”,方法很簡單,空殼球狀物只要能夠達到極限速度使得能量有溢出,那么空殼球狀物將出現微觀領域復制變身的物理現象??諝で驙钗锬軌蜻_到極限速度嗎?不能!若要達到極限速度的前提條件是砂礫必須凝固不動。在這里的空殼球狀物實際指的是宇宙,砂礫指的是宇宙層面下的星系、星球和微觀,也就是說平行宇宙存在的前提條件需要所有星系必須是凝固的,所有星系有可能凝固嗎?另外一種宇宙模式認為,我們只是某個大型生物的一個細胞。如果這個大型生物存在,那么這個生物必須保持絕對的靜止,因為速度存在極限的法則是不允許這個龐然大物有任何移動的,它若是抬一下手,所有物理法則都將失效。世界雖然紛繁復雜,但是這些繽紛多彩背后構成的原因卻是質樸而簡單的,面對任何困難都不能丟棄常規的思維模式,否則科學將成為科幻乃至神話。在這里需要提出的是,根據宏微相對性原理的構成機理,對微觀領域粒子總體活躍狀態的不斷分析總結,將能夠對宇宙的年齡和壽命作出評估。

4.5兩種感知在不同領域的優勢分析

物理思維方法論雖然同樣推導出了牛頓定律的結果,但在日常生活中的宏觀條件下,視覺感知對運動的分析和應用擁有更大的優勢。值得提出的是,通過宏微相對性原理,宏觀狀態的變化將引起微觀領域相應的變化,通過對微觀領域狀態的大量觀察實踐,就可以不借助其他參照物的情況下也能清楚地了解到自己的運動狀態,它適合于未來的星際旅行。宏微相對性原理的得出,需要歸功于觸覺感知的思維方式,也就是微觀領域更適合以觸覺的感知去認識,十九世紀以來之所以步入歧途,是因為牛頓定律偏執地選擇了以單純視覺感知的思維方式。

4.6數學在物理中的身份

數學在物理學中會以兩種身份出現,在對未知物理本質內涵進行探索時,數學主要是以規則的形式出現,任何多余的演算都存在著以主觀意識改變客觀世界的嫌疑,盡管推算遵循了數學的規則。之前論文中對此有過分析,比如“解析時空”在討論速度時,數學就以規則的形式約束了運動會存在極限,而且理論值并不需要去推算,這就是數學在物理中的第一種身份。筆者系列論文幾乎沒有數學推算,因為論文中我們需要挖掘的是數學在物理中的規則而不是用推算來改變客觀規律,許多讀者感覺非常不適應,這也許是沒有真正懂得數學在物理中的身份涵義吧。數學的第二種身份是以演算的形式出現,已獲悉物理本質后,它能夠自然映射出一個數學框架,比如牛頓第二定律公式。在運動具體的情形應用中就經常需要進行數學的推算了,這種推算不會出現主觀意識控制客觀世界的情況,因為已經形成的牛頓第二定律這樣的數學框架,它本身就會約束和控制數學的具體演算,不會出現只符合數學原則而想當然的推算。

參考文獻:

[1]Methodology of physical thinking (in Chinese)? [黃宇 文淵 54 5104]{中文期刊}

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