夸克为什么是最小的粒子,还能无止境地细分下去的吗?
如果我们拥有一把神砍刀,不管物质多小,都可以切,那是不是意味我们可以把物质无限地切分下去呢?
几千年来,科学家们一直在探索什么物质组成了我们这个世界,现在我们只能知道是由电子和夸克组成,人类把现在已知的“小的不能再小”物质,称为基本粒子,基本粒子又组成了原子和分子。
但,为什么我们根本无法观察到物质细分下去的东西了?
首先,人类如今被技术所限,而目前的科学探索似乎也达到了人类的认知边界,
其实,光还有欺骗性,也就是著名的双缝干涉实验。这个实验告诉我们,光子可以是波,也可以是粒子,它到底是什么东西,取决于你的观测姿势,也就是所谓的观察者的魔咒。
然而,人类目前所知的所有事物,包括星系,恒星,行星,高山,河流,只要是可以看得见的物质,只占茫茫宇宙的5%,剩下的95%是看不见的暗物质和暗能量,甚至包括颜色,也可能不同星球上的生物看到的不一样。
于是,就得出了这样几种结论:
1、我们看到的物质,只是现在看到了,可能很久以前就消失了。
2、我们看到的物质,根本不是我们看到的,是“别人”让我们看到的。
3、我们看不看得到一种物质,取决于我们看不看它。
在量子力学中,到了基本粒子层面后,物质就无法继续分解了,至少在当前科学技术层面无法细分,这些基本粒子的组合,构成了纷繁复杂的物理世界。
另外量子力学指出,宇宙存在最小尺度“普朗克长度”,数值大约是1.6*10^-35米,低于这个长度是没有意义的:
在一些较为前沿的理论中,比如超弦理论,就认为事物由更小的“弦”组成,电子、夸克和光子等等,都可以继续细分为“弦”,弦以不同的方式震动得到了不同的粒子。
弦的尺度数量级为普朗克长度,以现有的实验技术,远远无法探寻弦理论研究的尺度,所以超弦理论目前还处于理论研究阶段,也是被看好的最有可能成为终极理论的理论。
量子力学的观点,就是假设世界是离散的,长度、时间、空间都是离散的,这样的处理方式能避免很多悖论,也非常符合实验观测数据。
在数学中,有一个非常有趣的数学悖论,叫做“巴拿赫-塔斯基悖论”或者分球悖论,该悖论建立在选择公理上严格推导出来。
分球悖论的大致意思,指的是一个三维实心球,可以通过细分为有限部分,每部分又分为无限份,然后仅仅通过旋转和平移,就可以重新组合成两个完全一样的实心球,而且和原来的实心球一模一样(质量相同,密度相同,半径相同)。
该悖论或者说定理,在数学推导上无懈可击,但是明显违背了物理定律,其中的关键在于,分球过程涉及“无限细分”,一旦物理世界不能无限细分,那么该悖论就无法在物理世界中出现。这一悖论似乎暗示着物理世界不能无限细分,但是仅仅是一种暗示而已,大自然规律是和谐与美妙的,当然不允许这样的悖论在现实世界中发生。
但是,实验告诉我们,不可能。
因为,时间,光,都是假象。在经典力学中,物质都能遵循科学定律,但量子世界很任性,你不光是不知道它会在哪里出现,就算你判断出它的下一位置,它还能凭空消失,更别说去计算它的速度了。
这个理论听起来很荒谬,但却是事实。
也就是说,我们吃不吃饭,买不买彩票,会不会中奖,能不能遇到漂亮的老婆,会不会活到80岁,都在150亿年前就被注定了。
物质会不会细分下去,人类目前无法了解,人类科学几千年的时间,在宇宙面面前不值一提。或许如同开篇图片一样,溜达了一圈,发现只是一种循环。
但不管怎么样,人类需要不断探索,而好奇心是人类文明发展的动力,只有不断的探索,才能了解宇宙,了解人类自身。
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