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時空運動其實是不連續(xù)的,量子化才是宇宙的本質

時空是不連續(xù)的

現(xiàn)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,低于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(xù)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(xù)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(qū)域,宏觀貌似平滑的時空在最微觀尺度上失去了意義,沒有上下左右前后,只有洶涌的量子泡沫

運動也是不連續(xù)的

既然時空是不連續(xù)的,那么很自然就會得出運動也是不連續(xù)的結論。由于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(tài),因此對不連續(xù)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后,細分后的每一段只能是由兩種狀態(tài)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(tài)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(xù)運動的狀態(tài)是不存在的。這種假說是否正確當然現(xiàn)

在沒有定論,但不連續(xù)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(xù)的東西,那么連續(xù)只能是數(shù)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,雖然普朗克自己并沒有意識到,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(xù)也是有區(qū)別的。打個比方,假如說能量量子是1,那么能量的取值就只能是:1、2、3、4……

即1的整數(shù)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……

盡管也是不連續(xù)的,但卻不能叫量子化。

也就是說,量子化不但是不連續(xù)的,而且是有嚴格限定條件的不連續(xù)。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么能量也是1份、2份、3份……了吧。

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