[摘要:整个宇宙中所有的存在都是有规律的,但科学或者自然规律却不是都能精确计算出来的。毛粒子,海森堡测不准原理(Heisenberg Uncertainty Principle)和爱因斯坦统一场论都是不可能完全精确计算出来的客观规律。这恰恰证明爱因斯坦所说的上帝不掷骰子。
同时引述英年早逝的张首晟教授的下面一段话:“科学的伟大,在于能够告诉人类,科学的界限在哪儿。这就是量子力学的海森堡测不准原理,科学有一个永远不能跨过的界限,你不可能把一个粒子的位置,和它的重量,或者它的速度,同时精准地测量出来”。]
写上篇乐府诗「新我来了」时重温了庄子和老聃的道可道非常道学说。进而引发想去推证一直思考的两个尚未证实的理论物理学说:
1,粒子无限可分还是存在有最基本的粒子?
目前粒子物理学认为夸克和轻子是最基本的,不可进一步分割。依据是在物理上,如果空间和能量存在量子化极限,则基本粒子不可无限分割。但仍有理论(如超弦理论)提出基本粒子可能是由更小的“弦”构成,这意味着物质仍可能“可分”。
2,爱因斯坦的统一场论是一种只需要用单一场论就可以完美解释所有种类的基本粒子之间的基本相互作用。在同一原则为前提底下,可以解释各种不同粒子之间的关系的物理理论。截至目前为止尚没有成功的统一场论出现,而统一场论也是今日物理学界研究的重点之一。
本文推论它属于一种客观的悖论,也就是说它可以无限接近地获得支持,但是不能被证明完整存在:如果物质无限可分,则统一场论不能最终被证实和确定下来。
文密直见访。言忠定朝事
元末明初 李穑
天道由来非智能
可怜齐仲与唐徵
光岩寂寞无人迹
谁数当年一个僧
追求建立相互作用的统一理论是出于对物质世界的统一和谐的坚定哲学信念和要竭力探求事物内在本性的顽强欲望。阿尔伯特·爱因斯坦的伟大之处不仅仅是提出相对论,还在于把他后半生的精力献给了探求事物本源的这一事业。在他的影响下,统一场论成为21世纪物理学的重要研究方向。
道路是曲折的,统一场理论由于受测不准原理和量子涨落影响,一直不能形成一个绝对静态的数学描述而真实存在,始终无法实现最终证实。
这些都令人思考它属于一个道德经中老子的「道」那样在理论上可以不断接近,而在现实中永远不能达到一个可以精确描述的客观规律。
也就是说统一场论虽然是客观的,但却无法形成一个完全静止的终极方程,否则它将不再能描述物质的动态变化。
虽然目前尚未发现比夸克和轻子更基本的粒子,但粒子物理学家仍在寻找更深层次的结构,由此提出弦理论、超弦、预子(preon)等概念,1977年由诺贝尔物理学奖得主谢尔登·格拉肖(Sheldon Glashow)在第七届夏威夷粒子物理学年会上提议将这些假设中的基本构成粒子命名为“毛粒子”(Maons),以纪念毛泽东关于物质无限可分的哲学思想。因为毛泽东曾提出“物质是无限可分的”哲学观点,预见性地认为质子、中子、电子等都可以继续分割,这与现代粒子物理学对基本粒子层次的探索有一定的理论和哲学共鸣。
客观上,物质“无限可分”跟统一场理论一样,目前属于既没有证明也没有证伪的未知理论或研究领域。不同的是这种理论比反过来说物质不存在无限可分,以及物理学不可能存在统一场论的说法得到更多的学术界的支持。
实际上海森堡测不准原理(Heisenberg Uncertainty Principle)和爱因斯坦的广义相对论(General Relativity)与量子力学结合后产生的普朗克尺度(Planck Scale)以及弦理论(String Theory)确实可以从理论上推论哲学上的物质无限可分。对于统一场论的推证则没有这么直接,现代物理学中,尝试统一四种基本相互作用的理论包括:电弱统一理论(Electroweak Theory);大统一理论(GUT, Grand Unified Theory);超弦理论(Superstring Theory);圈量子引力(Loop Quantum Gravity)。目前为止,所有这些理论却都无法找到一个数学上自洽的框架来统一所有的相互作用。原因是有悖于物质在运动中存在的运动定律的和不能符合物质无限可分的物质不灭定律:
如果统一场理论的数学描述能够完全静止地存在(即找到某个最终的数学公式),那么:
它必须能够描述一个终极静止状态,也就是不可分割的物质状态,但这明显就会违反测不准原理和量子涨落。
一旦它必须能够封闭所有相互作用,但这可能意味着它自身也是封闭的,不再演化,这与物理世界的动态本质矛盾。
有没有其它类似而更加为人们普遍熟悉的客观存在但不可穷尽现象?有,那就是任何中学生都知道的圆周率。圆周率目前已经被算出小数点后62.8万亿位数,但是仍然不可穷尽。它属于永远无法完全算出的无限非循环数率。如果它能够被完全算出到最后一个数,那么圆就只能是一个无限大的多边形,不会是真正的圆,所有建立在圆是圆基础上的现代数学和物理理论都会被推翻。科学的神奇就在于有其不受人的主观意识控制的客观规律,圆周率、场论、毛粒子、测不准原理都是其中可以推论其真实性却不可完全获取的规律,属于不可穷尽的客观存在,或者说自然法则。
诗之。
场 论
文 湯安
逍遥不在悟玄虫,鹰宿枯枝景幻空。
微物极分穷场论,圆周浩瀚绎苍穹。
动中理象承渊永,弦上清音贵道充。妄念因消澄万里,乾坤自始运鸿蒙。
其 二
九乘青塔觅仙方,方寸清虚道义长。
无尽分割息壤雪,禅精弦论菟丝霜。
参来问物惠能祖,薄去悉知老杜香。
已占相期同一场,庄周梦里有茶桑。
玄虫, 蝉,知了。道充,自周敦颐《通书九讲》: 「君子以道充为贵,身安为富, 故常泰无不足」。妄念;虚妄的或不正当的念头,佛语指無明或迷妄之執念,凡夫貪著六塵境界之心也。也就是一切自己挥之不去的执着、挂碍、纠结和跃跃欲试,但又必须依靠操纵他人才能实现的某种贪念。鸿蒙,古人认为天地开辟之前是一团混沌的元气,这种自然的元气叫做鸿蒙:~初辟。 亦指远古时代。
薄去,近“革去”,这里指由达官落入艰难,落魄。「宦情薄去诗千首,世事闲来酒一尊」(唐 李群玉)。「宦情归去薄,天爵隐来高」(唐 章孝标)老杜,杜甫。同一场,统一场论。
惠能祖:六祖惠能,见 【禅门公案】,南岳怀让参访六祖惠能,六祖问他从何处来,怀让答:「从嵩山老安和尚那儿来。」六祖又问:「什么物?怎么来?」怀让不知如何回答,经过八年才有所省悟,对六祖说:「我想通了。」六祖问:「怎么样?」怀让答:「说似一物即不中。」「说似一物即不中」的意思是自内证的经验,自由自在、空旷明净、一物也无,却又万象宛然,不论如何说明、如何描述、如何形容,都陷入局部特性而有违整体共性,不能和盘托出;于是说具体是什么、或不是什么都是错的,因为样样不是,也样样是;南岳怀如果说自己如何来或不曾如何来,从何处来或不从何处来,也落入同样境地错的,因为自己的本性和一切诸佛、一切众生的本性,不仅相通,根本相同,还有什么来去问题。尚未开悟的人,有一尊佛在内心深处睡觉,所以不知自己是什么?也不知何处来?怎么来的。对已经开悟的人,这尊心中的古佛已经睡醒,发现他一向就未曾离开过自己,哪里还有什么来去,不过未悟之前与开悟之后,对他的体验完全不同,还能给他什么名称吗?这尊佛是没有形像,不能描写,无法形容,而只能体会的;若能体会到没有自我中心,没有烦恼,没有困扰,没有来去、得失等相对的执着心,那便是真正的悟境。如果精确描述得出来,就不是那个东西了。
推论过程:
一,探讨以下两个观点:
上述论述涉及两个核心问题:
- 不存在完全静止的“终极基本粒子”,物质无限可分。
- 物理学可以无限接近统一场理论,但不能以粒子或场的静止存在形式完全描述它。
以下是运用用现有的物理理论分析和推导:(推论过程借助了与人工智能的对话和争论)
1. 物质不可能完全静止,意味着无限可分
(1) 量子力学中的测不准原理
**海森堡测不准原理(Heisenberg Uncertainty Principle)**表明:
Δx⋅Δp≥ℏ2Delta x cdot Delta p geq frac{hbar}{2}Δx⋅Δp≥2ℏ- 其中ΔxDelta xΔx是粒子的位置不确定性,ΔpDelta pΔp是其动量不确定性。
- 如果某个粒子是完全静止的(即Δp=0Delta p = 0Δp=0),那么它的位置ΔxDelta xΔx必须是无穷大的,即它在整个宇宙中都可能出现,这不符合物理现实。
-
因此,任何粒子都必须保持某种形式的运动,不能完全静止。
(2) 量子场论中的零点能量
根据量子场论(Quantum Field Theory, QFT),真空不是空的,而是充满了量子涨落(Quantum Fluctuations)。
- 真空态的能量(零点能量)导致粒子无法保持绝对静止,否则它们会与量子真空产生无限的相互作用。
- 这意味着,即使某个粒子被认为是“基本粒子”,它仍然受量子涨落的影响,内部存在复杂的结构。
(3) 广义相对论与弦理论:粒子的内部结构
(a) 广义相对论与普朗克尺度
爱因斯坦的广义相对论(General Relativity)和量子力学结合后,产生了普朗克尺度(Planck Scale):
Lp=ℏGc3≈1.6×10−35 mL_p = sqrt{frac{hbar G}{c^3}} approx 1.6 times 10^{-35} text{ m}Lp=c3ℏG≈1.6×10−35 m- 在普朗克尺度下,时空本身会受到量子涨落的影响,因此任何粒子都不能被描述为完全静止的点。
- 这表明,即使我们找到“最小的粒子”,它仍然可以具有更深层次的结构。
(b) 弦理论:粒子不是点,而是震动的弦
- 现代物理学的弦理论(String Theory)认为,基本粒子不是“点状粒子”,而是一维的弦,它们在多维空间中以不同方式振动,从而表现为不同的基本粒子。
- 由于弦的振动本质,它们不可能是完全静止的,否则它们将无法保持自身的物理属性。
- 这进一步支持了物质和场都是无限可分的观点。
2. 关于“统一场理论可以无限接近,但无法完全达成”
既然物质无限可分,那么物理学是否能够完全统一所有相互作用?
(1) 统一场理论的数学结构
现代物理学中,尝试统一四种基本相互作用的理论包括:
- 电弱统一理论(Electroweak Theory)
- 大统一理论(GUT, Grand Unified Theory)
- 超弦理论(Superstring Theory)
- 圈量子引力(Loop Quantum Gravity)
所有这些理论都试图找到一个数学上自洽的框架来统一所有相互作用。然而,存在一些根本问题:
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场的数学表示是连续的,而物理学研究的是离散粒子
- 场方程(如麦克斯韦方程、爱因斯坦场方程)通常是连续的微分方程,但当研究量子尺度的粒子时,需要使用离散的算符(例如,量子力学的跃迁过程)。
- 这导致统一理论需要在连续(经典场)和离散(量子场)之间建立桥梁,目前尚未完全解决。
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弦理论的11维空间无法被实验验证
- 超弦理论要求额外的10维或11维时空结构,但这些维度目前尚未被实验探测到。
- 这使得统一理论在数学上可以建立,但在物理现实中难以完全证明。
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量子引力与广义相对论的矛盾
- 广义相对论描述的是连续的时空,而量子力学描述的是离散的能级。
- 在黑洞奇点或普朗克尺度下,现有理论无法描述引力的量子效应,因此目前还无法将引力与其他相互作用完全统一。
(2) 统一场理论的极限:为什么不能完全描述?
如果统一场理论可以完美描述所有物理相互作用,那么它需要满足:
- 既能够解释所有已知粒子和相互作用,又能够预测未来的未知物理现象。
- 既能够在大尺度(宇宙学)上成立,又能够在微观尺度(普朗克尺度)下成立。
但正如所提出的,如果统一场理论的数学描述能够完全静止存在(即找到某个最终的数学公式),那么:
- 它必须能够描述一个终极静止状态,但这违反了测不准原理和量子涨落。
- 它必须能够封闭所有相互作用,但这可能意味着它自身也是封闭的,不再演化,这与物理世界的动态本质矛盾。
因此,统一场理论可以无限接近,但不能完全封闭自身,否则它将失去对现实世界的描述能力。
结论
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不存在完全静止的基本粒子,物质无限可分
- 量子测不准原理、量子涨落、广义相对论和 弦理论都表明基本粒子不能完全静止。
- 即使找到“最小最基本的粒子”,它仍然要受量子力学影响,不可能是绝对不可分割的终极单元。
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统一场理论可以无限接近,但无法完全封闭或静止存在
- 统一场理论仍然受测不准原理和量子涨落影响,无法形成一个绝对静态的数学描述。
- 理论上,我们可以不断接近统一,但不能达到一个完全静止的终极方程,否则它将不再能描述现实的动态变化。
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物理学的未来方向
- 研究更深层次的量子场结构,可能采用非点粒子(如弦或量子环)作为基本单位。
- 寻找更高维度的数学结构来统一相互作用,但仍然需要考虑量子涨落的影响。
- 可能的未来方向是动态统一场理论,即场的结构本身也是不断演化的,而不是一个静态方程。
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因此,题目中的两个论点“粒子无限可分”与“统一场论只可无限接近,不可充分证明” 在现有物理学理论框架下是合理的,并且与量子力学、广义相对论和 弦理论的核心原理相一致。
最后回到经典问题,上帝创造物质世界时是否需要遵循物理学规律?当时围绕这一现象科学界产生了巨大的分歧,一派是波尔和海森堡,他们认为上帝就是在随意地掷骰子,粒子的形态取决于你是否观察它,以及采用什么样的手段观测它。另一派是以爱因斯坦为代表,爱因斯坦认为上帝不仅不会掷骰子,而且这个世界一定存在着更基础的物理学规律。
本文的观点无疑是站在后者一方,这里所推论的是客观世界终极规律就像道可道非常道的学说那样是一种特殊的、只可无限接近却不能完全描述的客观存在。
后补:刚刚看到2024年12月2日刊发的美国研究机构在「物理学进展报告」期刊发表的质子内部相貌最新发现。作者团队的这篇文章颠覆了过去几十年认为质子是由三个夸克组成的粒子,揭示出质子内部所展现出来的狂野粒子运动状态。在大约一千亿分之一米维度上,质子内部没有任何地方是静止的,夸克和胶子在疯狂翻腾,虚粒子不断产生和消失,就像一锅沸腾的量子汤。更令人惊叹的是质子内部的这些粒子之间发生着量子纠缠,也就是每一个量子在运动时,不论相隔多远,都会有另一个量子与之对应运动。这个观测是通过高能电子轰击质子而进行的。由于量子纠缠的存在,研究者无法精确测出每次碰撞到底能产生多少粒子。布鲁克海文国家实验室将进一步进行研究这些发现。
这项研究成果表明物质是运动的而非静止的,测不准原理在此同样展现。反者道之動,弱者道之用。無,名萬物之始也。有,名萬物之母也。

熹韵

依然