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【心笔散漫】《孤独和空虚的物理学内涵和外延》之二

(2018-04-20 08:21:09) 下一个

就自然哲学的角度来说,终极的孤独是那样一种遗世独立,它的存在和其他任何事物不相关联,但其他事物的存在状态却要以它作为基准来判定。而终极的空虚是任何事物都不容存在,就连终极孤独都不能渗透,这两者在逻辑上显然相互抵触,那么科学,就是要在证明终极孤独的同时,证伪终极空虚。在物理学范畴,关于终极孤独的研究客体是物体运动的绝对参照系,而关于空虚的研究客体就是宇宙的真空态。

不妨从真空说开去,人类对真空充满本能的好奇,真空是否真的空,更是物理学家自牛顿和笛卡尔以来心头挥之不去的命题,从原始的机械物质轮到今天的量子场论,真空的热度方兴未艾,这现象本身就说明了些什么。“肯定有什么在那里”,神密在真空激荡,吸引着人类来不断探索。

以太,是填充真空的首选,在希腊语中以太是大地之上神赖以生存和灵魂飞翔的媒体;对于笛卡尔,以太是绝对存在的代名词,是物体运动的终极参照系,也是超距力如引力跨越真空的导体,宇宙中所有的一切,都在以太的海洋里漂浮;随着人们对光波的认识,以太被赋予新一层的意义,成了光波传导的媒介,其实这只是笛卡尔绝对参照系概念的引申,地球和光都在以太中运行,所以我们观测到的光速,应该是两者速度的矢量叠加。

要提一下的是,人们定义真空,却并不排斥光在真空中的存在(这本身也是件有趣的事,光在人类心目中有着非常特殊的地位)。当麦克斯韦尔从自己优美的电磁方程中发现光速只受真空电容率和磁导率决定,和其他任何事物无关,他依然没有放弃以太的理念。直到20世纪初麦克尔逊和莫雷通过实验,发现地球上观测到的光速,不管顺着还是逆着地球运行的方向,都是一样的,科学家才最终认识到光速和任何所知参照系无关(光的特殊又见一斑),从而催生了爱因斯坦的狭义相对论,同时,也葬送了以太这一概念。

物理学向来与真空为敌,尽管以太成了一个陈腐的名词,但在科学家心中,真空不空,依旧挥之不去。自光速不变原理发现后,物理学发生了两大革命,相对论和量子论,虽然相对论无法告知真空到底是什么,但肯定真空中一定有什么;而量子论干脆告诉我们真空中弥漫着量子场,当我们量子捏在手中加以研究时,它是一颗粒子,可以被施以各种实验手段,轰炸,敲打,粉碎;而当我们一旦放手,它便在宇宙弥漫开来,让每一寸时空都相互渗透,让每一个局部都包含全局的信息。

回到相对论,当爱因斯坦最初推出广义相对论时,他吃惊于其结果竟然显示宇宙是处于动态变化中,这与他当时的信念相违,为此,他不得不人为引入一个宇宙常数来抵销引力的作用,使得宇宙始终处于一个恒常态。他把这个常数想象成一种弥漫于宇宙的来自于非寻常物质的暗能量。但是不久,哈伯的天文观测显示宇宙实际上确实是在不断膨胀中,这一发现使得爱因斯坦不得不暗暗放弃了宇宙常数。

然而,随着宇宙背景上3开尔文度的微波辐射和宇宙红移被广泛观测到,宇宙膨胀学说正式为科学接受,科学的一波三折峰回路转也有意思的展示出来,宇宙初创时巨大的质量密度所产生的引力与观察到的宇宙膨胀是相违背的,膨胀之力从何而来?结论在于宇宙初创时,超高能状态使得整个宇宙沉浸于一个巨大的负压场,而根据广义相对论,超高负压下的引力实际是斥力,真空不空,这个弥漫宇宙的负压场,仍旧可以被归结为一个宇宙常数,只是要比爱翁的原始宇宙常数大10的100次方倍。爱因斯坦因此不必再为宇宙常数而羞愧,由他广义相对论导出的论断,包括真空并非真的一无所有,经受住了一次次的实践检验。

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评论
老键 回复 悄悄话 回复 '主流媒体' 的评论 : 谢谢指教。说的有理。
风清fq 回复 悄悄话 感谢文学城的小编终于发现并推荐了博主这位通晓古今,精通文理,善于将文学、哲学、历史、物理揉和于一体,融汇贯通的大师级人物。许多诗词的翻译更令人拍案叫绝。钦佩万分!会跟读、学习。
主流媒体 回复 悄悄话 很有意思的文章,物体运动的绝对参照系,应该就是三维空间的绝对坐标系,是不存在的,因为万物皆运动,那么终极的孤独是不存在的。真空的概念源于三维空间的定义,这应该是三维无限延伸流配型,闽氏空间曲度为零。这是狭义相对论的假设基础。至于闽氏曲度不为零的广义相对论,应该是万有引力作用的数学表达效果,以此作为三维空间的变化,没有意义。:-)如果空间膨胀,那么膨胀所需的空间就不是空间了吗?那是矛盾的。三维空间是空虚的。
安妮的小屋 回复 悄悄话 哲学家了。。。
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