构成这个世界的物质到底是什么东
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构成这个世界的物质到底是什么东西?

2019-11-04 11:13 主页 来源:未知
构成这个世界的物质到底是什么东西?

其实有一个问题一直困扰着我们的,近一百年也没有得到解决,对于物理学家来说,精细结构常数是一个近乎无解的问题,但是还有一个更佳本质的问题至今也没有得到解答,那就是构成这个世界的物质到底是什么东西?

原子论

这事还要从古希腊说起,古人很早就开始研究物质是连续的还是不联系的。每当我们看到流水时,似乎物质是连续的,但是如果你抽刀断水,水又可以被拦腰切断,似乎世界又可以被无限切分,又是不连续的。

古希腊时代的哲学家留基伯和德谟克利特就认为:


所有的物质都有原子核虚空构成
构成这个世界的物质到底是什么东西?

 

留基伯的著作基本上都消失了,而德谟克利特的也剩下只言片语。不过他们的原子论思想留了下来。现代科学诞生后,牛顿就曾经尝试用气体原子冲入虚空来解释气体的膨胀。

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道尔顿利用原子相对质量来解释了化学元素质量比的难题。原子是构成物质的最小单位的观点开始广泛的流传起来。但反对的声音从来没有消停过。

以恩斯特·马赫为首的一些学者提出了质疑,他们认为,


不可以把不能被直接观察到的东西写到理论当中去。

 

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而原子其实就是我们观察不到的东西。这样的质疑几乎充斥着整个19世纪和20世纪初。

天才物理学家玻尔兹曼曾利用原子假说建立了热力学理论,但这个理论一直被当时的学者们所诟病。最终,玻尔兹曼无法忍受这些非难,而选择了自杀。

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对于粒子的定义是粒子与周围事物的关系

后来,J.J.汤姆逊在研究阴极射线时,通过加磁场,加电场发现,阴极射线在磁场和电场中发生偏转,通过当时已有的理论进行计算,得出电子的质荷比。

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如果你这个时候要去问J.J.汤姆逊到底长什么样子?

他可能会说:这重要么?我只要知道电子和周围相互作用现象就可以了。

说白了,J.J.汤姆逊的实验只是发现了电子和荧光屏,电场,磁场之间的关系,再利用公式推出电子本身的性质。而没有触及到:电子本身的样子。

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令人失望的现实

后来,关于粒子所有的实验,都没有能够触及到粒子本身的样子,实验的现象都是基于粒子与周围事物的关系而产生的,再套用公式去得出我们想要的物理量。

举个不算很恰当的例子。我们现在很多年轻人都会去相亲,假设你是个想要去相亲的男生,介绍人跟你说:相亲的对象小红,追求的人特别多,有车有房,还经常去健身房。那你一般会得出这样的结论:小红长得应该很好看(因为追的人很多),也很有钱(有车有房),身材不错(经常去健身)。发现没有?其实你还没有见到小红,你就可以得出这些结论。

而我们的科学理论其实和这个道理是类似的,我们看到的是一堆实验现象,类比到小红例子里就是追的人多,有车有房,健身房。而我们得出的科学理论其实就是长得好看,也很有钱,身材很好。

整个过程我们没见到电子(小红),但我们的一套理论已经成型。如果往更深次的角度去思考,那么牛顿理论里的“力”呢?相对论里的“时空弯曲”,其实我们见到了么?

科学家是根据观察到的实验现象,然后用一套理论去描述,类似于“力”“轨道”“时空扭曲”这些都是科学家们发明出来的词汇,科学家其实并没有见到这些东西。所以从这角度来,用“发明理论”而不是“发现理论”其实更恰当一些。

我们还能得出,描述这些理论用的却是数学语言。从某种角度来看,世界又是数学的。也就是说,数学才是实实在在的构成世界的基石,而粒子、生物、能量无非是数学语言描述出来的东西罢了。

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当然,得出这样的结果是不令人满意的,所以关于“构成这个世界的物质到底是什么东西?”至今还困扰着物理学家和哲学家们。