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不同层次上的物质和空间有着不同的时间尺度

已有 3106 次阅读 2016-11-24 07:49 |个人分类:物理|系统分类:观点评述| 时间, 空间, 尺度, 物质

  首先,让我们思考这样的情形:太阳系的各大行星在经过尘埃聚集、出现行星胚胎、清理轨道上的其它物质等较为短暂的几千万圈(年)甚至上亿圈(年)的形成之后,就进入了更为漫长的稳定存在状态。那么,微观世界有没有可能也存在这种过程呢?
 
很显然,电子围绕着原子核做高速运转却并不落入原子核的例子是合适的比较对象。我们先不考虑电子是以粒子还是波的形象存在,也不考虑它是以轨道还是以电子云、概率的方式出现,甚至也不考虑它的带电性问题,我们只须观察电子围绕着原子核做高速运转这一个事实:无论电子是以接近光速,还是以比光速低几个数量级的速度绕核运转,相对于原子的尺寸而言,在电光火石的一瞬间都可以很轻松地实现几千万圈、甚至几十亿圈的绕核运动,因此完成以上太阳系各大行星的形成过程并进入稳定存在的状态,是绰绰有余的……
 
其次,让我们思考另外一种情形:在浩如烟海的宇宙中,银河系是众多星系中非常普通的一个;而相对于拥有几千亿颗恒星的整个银河系而言,太阳系并不比一个电子大,地球、金星等行星则是一粒粒比电子还要小得多的微尘。假如有一个比星系大得多的“巨人”,正在通过各种方式来对银河系及其物质构成进行观察,那么在这个”巨人”的眼里,银河系、太阳系或各个行星的形态、构成和运动规律会是什么样的呢?
 
这个“巨人”眼里的时间尺度和地球上人类的时间尺度显然是不一样的,它看到太阳围绕银河系中心旋转一圈可能是短短的一瞬间,但地球在这一瞬间的时间里绕太阳转了两亿多圈,而人类的感受是漫长的两亿多年。如果以人类观察微观世界所能达到的放大倍数做参考,而银河系处于原子尺度的话,那么在这个比星系大的多的“巨人”眼里,太阳系最多处于电子尺度,地球则很可能无法观测到(更不用说地球上的山川湖海和人类)。为了便于说明,我们假设地球及上面的人类能被观测到。很显然,在这个“巨人”的眼里,太阳和地球(以及更小层次的人类)是不折不扣的微观粒子,自然应该遵从量子运动法则。问题是:我们自己的感受是这样的吗?我们脚下的地球和天上的太阳是这样运行的吗?而在我们人类眼里,那个“巨人”是不是很可笑?居然忽略了这么丰富的物质构成、性质、运动和变化。

  这应该是问题的关键,是整个量子力学的症结所在。理想化的哲学思想和数学工具已经让我们忽视了微观世界丰富的物质构成和重要性质,而不合适的时间尺度又让我们忽略了无数的过程和变化之后,一个光怪陆离的量子世界诞生了,也拉开了宏观(宇观)与微观分道扬镳的序幕……

                                                        ---摘自《物理学的困惑与物质世界的本来面目》



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2 姜咏江 马志超

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