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时空运动其实是不连续的,量子化才是宇宙的本质


时空是不连续的

时空运动其实是不连续的,量子化才是宇宙的本质

现代物理理论认为,时空是不能无限分割的,时空也存在着不可分割的基本结构单元,长度的最小单元大约是10-35米,时间的最小单元大约是10-43秒,低于这两个值的时空是无法达到的,也是没有意义的。

长度的最小单元称为普朗克长度,精确值是1.61624×10-35米

时空运动其实是不连续的,量子化才是宇宙的本质

时间的最小单元称为普朗克时间,精确值是5.39121×10-44秒

由此看来,时空也是不连续的,也是量子化的,时空流逝就像放电影一样,一帧一帧叠加起来,看上去是连续的,实际上是以我们人类察觉不到的微小单元在前进。

时空运动其实是不连续的,量子化才是宇宙的本质

逐级放大的空间区域,宏观貌似平滑的时空在最微观尺度上失去了意义,没有上下左右前后,只有汹涌的量子泡沫

运动也是不连续的

既然时空是不连续的,那么很自然就会得出运动也是不连续的结论。由于目前实验条件的限制,科学家还无法直接观察到微观粒子的运动状态,因此对不连续运动的研究比较少,而且还停留在理论阶段。近几年有学者提出的一个尝试解释运动本质的“量子跳跃,量子停止”假说。

时空运动其实是不连续的,量子化才是宇宙的本质

这一甚为大胆的假说认为:当把某一粒子的运动的宏观轨迹无限细分之后,细分后的每一段只能是由两种状态组成:一是“量子跳跃”,指粒子由空间的一点运动到另一点,而时间在这一过程中是停止的;另一状态是“量子停止”,是指粒子停止在空间内的某一点,而时间是流逝的。如图所示,图中Δr表示量子跳跃的距离,Δt表示量子停止的时间。

爱因斯坦早已在相对论中指出时间和空间构成了四维时空,我们是在四维时空中运动。“量子跳跃/量子停止”假说则指出:粒子只能在时间维度和空间维度中轮流运动,而在四维时空里连续运动的状态是不存在的。这种假说是否正确当然现

时空运动其实是不连续的,量子化才是宇宙的本质

在没有定论,但不连续运动这一问题却值得我们深思和探讨。时空运动其实是不连续的,量子化才是宇宙的本质

“量子跳跃/量子停止”假说示意图

3.5 量子化才是世界的本质

既然无法找到真正连续的东西,那么连续只能是数学中的一个理想化的概念,在物理学中,在真实的世界中,量子化才是世界的本质!所以说,虽然普朗克自己并没有意识到,但他的量子化假设却开启了人类真正认识世界的大门。

时空运动其实是不连续的,量子化才是宇宙的本质

另外,量子化和不连续也是有区别的。打个比方,假如说能量量子是1,那么能量的取值就只能是:1、2、3、4……

即1的整数倍,这叫量子化。如果你给定一系列能量,比如说:

1、1.5、2、2.5……

尽管也是不连续的,但却不能叫量子化。

也就是说,量子化不但是不连续的,而且是有严格限定条件的不连续。这看起来好像也是难以理解的,不过当你想想构成世界的原子只能是1个、2个、3个……电子只能是1个、2个、3个……基本粒子只能是1个、2个、3个……而没有半个。类比一下,你应该就能理解为什么能量也是1份、2份、3份……了吧。

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