|||
与百度AI和DeepSeek交流对话,初步得到以下认识(图片源于DeepSeek):
第一部分
第二部分
第三部分
(一)时空认知
从牛顿提出“绝对时间”与“绝对空间”的观点,认为时间均匀流逝、空间永恒不变,为经典力学奠基,到爱因斯坦相对论横空出世,彻底颠覆传统认知,揭示出时间和空间是相对的、相互关联且构成不可分割的整体,还指出物质会使时空弯曲、存在时间膨胀与引力红移等奇妙现象,又进一步提出四维时空概念。接着霍金在爱因斯坦的基础上,对宇宙起源、时间箭头以及时间旅行和平行宇宙等方面展开深入探讨,让我们对时空在宇宙演化等层面有了更多角度的认识。
而量子理论下,微观粒子展现出独特时空特性,时空存在量子化特征,甚至有观点认为量子纠缠可能创造了时空,这些都与相对论所构建的时空观既存在矛盾又需共存以解释宇宙复杂现象。此外,广义相对论视时空为一种物质和场能存在形式,“统一物场”概念也表明时空与其他物质、能量场紧密交织、相互影响。
尽管从经典力学到相对论,再到量子理论以及其他独特视角,科学界在探索时空本质的道路上已经取得了诸多令人瞩目的成果,但不得不承认,时空的本质依旧像是隐藏在重重迷雾之后,充满了神秘和未知,等待着我们去进一步拨开迷雾,一探究竟。
(二)时空探索展望
时空本质的神秘面纱虽已被揭开一角,但前方仍有漫漫长路等待着科学界继续奋勇前行。未来,我们期待着更多跨学科的深度思考与研究,物理学家、数学家、哲学家等各领域的学者们能够携手共进,从不同的思维角度去碰撞出智慧的火花。
或许在新的实验技术和观测手段的助力下,我们能发现更多有关时空的奥秘,比如在宇宙更深层次的探索中找到验证或完善现有时空理论的关键证据,或者在微观世界里揭示出时空量子化与其他物理现象更本质的联系。也可能通过更加深入的理论研究,找到那个能统一相对论与量子力学在时空认知上矛盾的“大一统”理论,真正地将时空的全貌清晰地展现在人类眼前。
总之,时空本质的探索之旅尚无止境,每一次新的思考、每一项新的研究都可能成为打开下一扇认知大门的钥匙。
(三)科学家论述时空
牛顿说:“对时间、空间、位置和运动我并没有下定义,因为它们已为人们所共知。只不过我必须看到,一般人不是在别的观念下,而是从这些量和可感知的事的联系中来理解它们的。这样就产生了某些偏见;而为了消除这种偏见,最好是把它们区分为绝对的和相对的,真实的和表象的,数学的和普通的。绝对的、真实的和数学的时间,按其固有的特性而均匀地流逝,与一切外在事物无关,又名绵延;相对的、表观的和普通的时间,是可感知和外在的对运动之延续之量度,它常常用来代替真实的时间,如一小时、一天、一个月、一年。”牛顿把空间分为绝对空空间,他说:“绝对空间就其本性而言,是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的。相对空间是绝对空间的可动部分或量度。我们的感官通过绝对空间对其他物体的位置而确定了它,并且通常把它当作不动的空间看待。
牛顿承认空间的物理实在性是因为“加速度”的概念,牛顿力学认为加速度是相对于空间而言。因此空间是必须存在的,但又认为它是空无一物的,这就产生了矛盾。
爱因斯坦说:“牛顿完全清楚地认识到,在他的体系中,空间和时间正如同质点一样是实在的东西。因为如果人们除了物体之外,不承认空间和时间也是实在的东西,那么惯性定律和加速度概念就完全失去了意义。加速只不过是意味着相对于空间的加速。”“牛顿物理学的特征在于它不得不认为空间和时间像物质一样,都是独立而实体的存在,这是因为牛顿运动定律中出现了加速度的观念。但是在这理论中,加速度只能指对于空间的加速度,为了使人们能把那个出现在运动定律中的加速度,看作一个具有任何意义的量,牛顿的空间因而必须被认为是静止的,或者至少是非加速的。对于时间也差不多一样,时间当然也同样进入加速度概念里。说一定要认为空间本身和它的运动状态都同样具有物理实在性,对此,牛顿自己和他同时代的最有批判眼光的人都是感到不安的;但是,如果人们要想给力学以清晰的意义,在当时都没有别的办法。”“当牛顿说空间是绝对的时候,他无疑是指空间的这种实在的意义,这使他必须把一种完全确定的运动状态加给空间,而这种运动状态看来是不能由力学现象完全确定下来的。”
爱因斯坦预料“人们慢慢地习惯于这样一种观念,空间本身的物理状态是最终的物理实在”。
爱因斯坦晚年总结一生时空探索时明确指出:“空间——时间未必能看作是可以脱离物质世界的真实客体而独立存在的东西。并不是物体存在于空间中,而是这些物体具有空间广延性。空间有无限多个,这些空间彼此做相对运动,这一观念在逻辑上的确是无可避免的,但是这种观念甚至在现代科学思想中也远未起过重要的作用。”
Lee Smolin 在《物理学的困惑》一书中坦言:“我们眼下的问题不可能通过那种实用主义的科学路线来解决。为了让科学不断进步,我们要再次面对空间、时间和量子理论的基本问题。”
惠勒指出:“物理学的领域是如此广阔,从事物理学研究的人是如此众多,所使用的方法又是如此多种多样……在这纷繁杂沓的海洋中,什么才是物理学的关键呢?我想,最基本的恐怕还是那个在哲学和物理学上赫赫有名的、似乎永远也不会有最后答案的古老问题:什么是时空。一个物理概念的逐步深化是很耐人寻味的。如果你翻开 19 世纪的物理教科书,就会发现‘弹性’曾被认为是物理学的基本性质之一。也就是说,你不能导出它而只能测量它!这正如我们今天处理‘时空’观念一样。是否将来有一天,我们也能像现在从方程中导出‘弹性’一样地从方程中导出‘时空’呢?总而言之,在我看来,只有当我们找到了关于时空概念的更深刻的含义时,自然界的各种相互作用才有真正被统一的希望。”
Erwin Laszlo 总结道:“时空需要物理实在。”
(四)思想认识与方法论指导
爱因斯坦指出:“惯性质量和引力质量在数量上的相等必须追踪到本质上的相同”。“把实物和场看作是彼此完全不同性质的两种东西是毫无意义的。实物是能量密度特别大的地方,场便是能量密度小的地方”。
德布罗意认为,“物质的波粒二象性是大自然最为核心的本质。”
瑞德尼克在《量子力学史话》一书中写道:“今天,决定微观世界统一体的最深刻本质的全部问题,就是物理学所面临的尚未征服的山峰中的最高峰:物质的两种基本形式——实物和场——之间的相互关系。”
肖恩·卡罗尔在《隐藏的宇宙:量子世界与时空涌现》一书中写道:“很多年以来,找到完备的、令人信服的量子引力理论一直是极为重要的科学目标。秘诀也许并不在于从引力入手再将其‘量子化’,而是深入挖掘量子力学本身,最后发现引力一直潜藏其中。”
S.Penrose 推断“所要寻求的量子引力必定是一个时间不对称的理论。引力论与量子论的结合能够对宇宙作出解释,其中具有内禀的时间之矢。”
John D.Barrow 设想“存在着某种更深刻的原理,它使宇宙必然( 或者至少是以压倒优势的可能性 ) 肇始于某种各向同性膨胀的状态之中,这一原理也许在较为局部的范围内还有着其他应用,据此便可以揭示其自身之存在”。
李政道教授认为:“目前在原来的物理学框架上,理论发展已经很困难,应该有一个大的突破。应该着眼于微观的基本粒子和宏观的真空态统一起来研究,这比 20 世纪初的理论革命会有更加大的突破。我们要立足新的基础科学前沿,一定要将小的与大的联系起来,这个方法可称为整体统一。整体统一的科学方法,应该是 21 世纪最重要的科学方法。”
武向平院士说:“19 世纪末出现在物理学上空的两朵乌云,催生了相对论和量子力学。如今暗物质和暗能量这两朵新的乌云,将带来一场新的物理学革命。今天我们脑海里一个固有的东西可能或者一定是错的,也许质量会变,也许引力常数会变,也许光速会被越。”
基于物质粒子辐射空间本底量子新概念及质量时变关系,能够自然地和系统地推导出爱因斯坦——德布罗意关系、薛定谔方程、牛顿第二定律、万有引力定律、哈勃定律、普朗克长度等。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2025-4-27 12:22
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社