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  • 1 # 文喜有話說

    量子是現代物理學裡面的一個重要名詞。現代物理學是相對於牛頓的古典物理學而言的,又稱為微觀物理學,高能物理學,或量子力學。

    量子屬於西方物理學所定義的基本粒子之一,其實質上屬於無法透過實驗證明認知的形而上的微觀領域。人類每一次在觀察手段如電子顯微鏡、隧道掃描顯微鏡、氫氣泡室等方面有所突破的時候,都是會震動世界的大事。諾貝爾物理學獎也多次授予在該領域有所突破的科學家。但對非專業人士,要認知量子卻並不容易。

    何為基本粒子?指人們認知的構成物質的最小或/及最基本的單位。現代物理學的這個定義並不嚴謹和合理。首先,人們認知≠實驗證明,人類認知能力除了實驗證明之外,尚有理性和邏輯認知、修真入道認知等;

    其次,在唯科學主義盛行的時代大潮之下,人們認知被侷限於實驗證明觀察手段的認知能力;再者,物質是笛卡爾“機械自然觀”及“精神物質二元本體論”所產生出來的名詞定義,機械割裂了精神與物質,而世界上並無純粹的精神或物質存在,宇宙萬物實質上是精神物質渾然一體的一元本體,即道本體或稱元氣本體。

    因此,基本粒子合理的定義是:構成宇宙萬物的最小或/及最基本的單位。

    神奇的量子世界

    德謨克利特的原子論與科學與西方物理學最接近的宇宙本體論學說是古希臘的原子論。原子論即原子本體論的創始人是留基伯(前500~約前440年),其學生德謨克利特將原子論發展完善。因此德謨克利特被公認為原子論的主要代表。

    德謨克利特認為,萬物的本原是“原子”和“虛空”。“原子”在希臘文中是“不可分”的意思。德謨克利特用這一概念來指稱構成具體事物的最基本的物質微粒。原子的根本特性是“充滿和堅實”,即原子內部沒有空隙,是堅固的、不可入的,因而是不可分的;而虛空是絕對的空無,是原子運動的場所。原子叫做存在,虛空叫做非存在,但非存在不等於不存在,只是相對於充實的原子而言,虛空是沒有充實性的。所以非存在與存在都是實在的。

    德謨克利特說:宇宙的一切事物都是由在虛空中運動著的原子構成。所謂事物的產生就是原子的結合。原子處在永恆的運動之中,即運動為原子本身所固有。原子是永恆的、不生不滅的;原子在數量上是無限的;原子的體積微小,是眼睛看不見的,即不能為感官所知覺,只能透過理性才能認識。世界是由原子在虛空的漩渦運動中產生的。宇宙中有無數個世界在不斷的生成與滅亡。人所存在的世界,無非是其中正在變化的一個。所以他聲稱:人是一個小宇宙。

    提出原子本體論的德謨克利特

    德謨克利特的原子本體論當然不可能源自科學的實驗觀察,而是來自哲學的理性思考。經過2000多年的探索,一直到了17~18世紀,化學家發現了物理學的根據:對於某些物質,不能透過化學手段將其繼續的分解。化學家透過實驗,證實了“某種不可分的物質微粒”的真實存在。

    1661年,自然哲學家羅伯特·波義耳出版了《懷疑的化學家》(The Sceptical Chymist)一書,他認為物質是由不同的“微粒”或原子自由組合構成的,而並不是由諸如氣、土、火、水等基本元素構成。恩格斯認為,波義耳是最早把化學確立為科學的化學家。

    英國化學家羅伯特·波義耳

    1789年,法國科學家拉瓦錫依據德謨克利特對原子的定義,重新定義了“原子”一詞。從此,原子就用來表示化學變化中的最小的單位。當然,從邏輯上來說,拉瓦錫眼中“用化學手段不能分解的最小單位”,與德謨克利特“構成具體事物的最基本、不可分的物質微粒”的定義是不同的。

    1803年,英國化學家約翰·道爾頓在進一步總結前人經驗的基礎上,提出了具有近代意義的原子學說。這種原子學說的提出,開創了化學的新時代,解釋了很多物理、化學現象。他認為:原子是一種元素能保持其化學性質的最小單位。原子是化學變化的最小粒子,分子是由原子組成的,許多物質是由原子直接構成的。每一種元素只包含唯一一種原子,而這些原子相互結合起來就形成了化合物。

    英國化學家約翰·道爾頓

    量子、質子與夸克

    1897年,在研究關於陰極射線的工作中,英國物理學家約瑟夫·湯姆生打開了原子的大門,發現了電子以及它的亞原子特性,粉碎了一直以來認為原子不可再分、原子是基本粒子,“原子=宇宙本體”的設想信條。

    1900呢,一位謹慎的德國物理學家馬克斯·普朗克首先提出了量子的概念,掀起了20世紀初量子物理學的帷幕。

    量子一詞來自拉丁語quantus,意為“有多少”,代表“相當數量的某物質”,高能物理學對量子基本定義為:“量子是最小的不可分割的物理量”。

    年輕時的普朗克真是一個洋帥哥

    1905年,德國物理學家愛因斯坦把量子概念引進光的傳播過程,提出“光量子”(光子)的概念,並提出光同時具有波動和粒子的性質,即光的“波粒二象性”。

    1918年,英國物理學家歐內斯特·盧瑟福任卡文迪許實驗室主任時,用α粒子轟擊氮原子核,注意到在使用α粒子轟擊氮氣時他的閃光探測器紀錄到氫核的跡象,發現了質子,並預言了不帶電的中子存在。質子命名為proton,這個單詞是由希臘文中的“第一”演化而來的。盧瑟福因此提出:原子序數為1的氫原子核即質子是一個基本粒子。

    20世紀20年代,法國物理學家德布羅意提出“物質波”概念,即一切物質粒子均具備波粒二象性;德國物理學家海森伯等人建立了量子矩陣力學;奧地利物理學家薛定諤建立了量子波動力學。量子理論的發展進入了量子力學階段。

    1928年,英國物理學家狄拉克完成了矩陣力學和波動力學之間的數學等價證明,將兩大理論體系——相對論和量子力學成功地結合起來,揭開了量子場論的序幕。

    20世紀30年代中期發明了粒子加速器,科學家們能夠把中子打碎成質子,把質子打碎成為更重的核子。發現核子之後,盧瑟福“質子是基本粒子”的主張不攻自破!

    發現質子的遠古科學家盧瑟福

    20世紀50年代,唐納德·格拉澤發明了“氫氣泡室”,將亞原子粒子加速到接近光速,然後丟擲這個充滿氫氣的低壓氣泡室。這些粒子碰撞到質子(氫原子核)後,質子分裂為一群陌生的新粒子。這些粒子從碰撞點擴散時,都會留下一個極其微小的氣泡,暴露了它們的蹤跡。科學家無法看到粒子本身,卻可以看到這些氣泡的蹤跡。

    1964年,美國物理學家默裡·蓋爾曼和G.茨威格各自獨立提出了中子、質子這一類強子是由更基本的單元——Quark組成的。夸克是夸克的空間尺度是微觀粒子中最小的,大約小於10-^19次方米。

    可以觀察夸克運動痕跡的氫氣泡室

    普朗克的“量子”=莊子的“小一”嗎?

    古希臘哲學家德謨克利特的原子論是一種哲學本體論主張,拉瓦錫借用德謨克利特的原子概念,把“用化學手段不能分解的最小單位”稱為“原子”。湯姆生打開了原子的大門,發現了電子以及它的亞原子特性,原子不在是基本粒子。普朗克提出了最小的不可分割的“量子”概念,但卻並無實驗證明。盧瑟福發現了質子的痕跡,認為“質子”是基本粒子。格拉澤發明了“氫氣泡室”,觀察到質子分裂後的新粒子;蓋爾曼和茨威格各自將這種新粒子命名為是“夸克”,提出質子和中子是有3個夸克組成的夸克模型,榮獲1969年諾貝爾物理學獎。

    右側是提出夸克模型榮獲1969年諾貝爾物理學獎的默裡·蓋爾曼

    之所以學術界極端重視微觀粒子的發現,是因為西方物理學家試圖用微觀粒子來解讀整個宇宙自然的規律,這種邏輯是源於基本粒子=宇宙本體。人類一旦能夠認知和解讀基本粒子,代表著已經揭示出了宇宙自然之奧!但西方物理學用人為力的視角來解讀自然,把基本粒子定義為是人們認知並能實證的構成物質的最小或/及最基本的單位。

    拉瓦錫把原子當成是基本粒子,盧瑟福把質子當成是基本粒子,蓋爾曼和茨威格又把夸克當成是基本粒子。後來的研究又發現,夸克內部本身也很複雜,僅僅種類就有6種,稱其為基本粒子不符合邏輯。美籍華裔物理學家丁肇中,就是因為其領導的布魯克黑文國家實驗室於1974年發現了6種夸克之一的璨夸克,而榮獲了1976年的諾貝爾物理學獎。

    丁肇中在臺灣大學介紹實驗物理的宣傳海報

    極端重視實驗物理的傾向,源自自然科學始祖、近現代哲學之父笛卡爾“普遍懷疑”的認識論主張。從邏輯上來說,人類可以藉助於科學儀器用實驗觀察的方式證明微小粒子的存在,代表的是人為現有的認知能力,而非宇宙自然實質上的基本粒子。人為無法透過實驗證明來進行認知的並非不存在。

    科技的進步可以拓展人類能夠實驗觀察證明的範圍,但一方面這種進步是有度的,從解析度的角度來看,從肉眼0.1-0.2毫米,光學顯微鏡0.2微米,電子顯微鏡0.2奈米,到最尖端的隧道掃描顯微鏡0.1埃米,即10^-11次方米,也只能觀察到原子,對更加微小的“原子核”、“質子”和“夸克”則只能是間接觀察,即透過痕跡來確定其存在;另一方面,不管是宏觀宇宙,還是微觀粒子,認知的永遠是圓圈內的部分,圓圈越大,外面未知的領域就更大。

    《中庸》第13章,子曰:“道不遠人。人之為道而遠人,不可以為道。”道=宇宙本體,道不遠人,就在我們的身邊。高能物理學用實驗證明手段研究和觀察微觀粒子的手段,不管是粒子加速器也罷,氣泡室也罷,隧道掃描顯微鏡也罷,還是實驗證明研究者的素質也罷,其研究宇宙本體之路是遠離芸芸眾生的,因此不可以為道。

    儒家始祖、先秦文獻整理集大成者孔子

    相反,道即宇宙本體並非不能實驗證明,只是其實證的手段並不藉助於高科技裝置,而是芸芸眾生就可以為之的,而且在中國至少已經歷經6500-7000年以上,從人文始祖伏羲開啟,黃帝、文王、周公、管子、老子、孔子、墨子、宋鈃、尹文、孟子、莊子、惠子、王充、張載等等思想界的大咖們全部都是透過修真入道的方式,實證了道即元氣存在的。他們的傳世之作都是在證悟。

    中國曆朝歷代的修真者不計其數,在這個高度文明的資訊時代,茫茫人海之中的修真者也如恆河沙數。中國哲學的三大理論:元氣論、陰陽律和五行論,奠基於元氣本體論基礎之上的中醫理論,乃至於中國傳統文化之中的優秀精華,絕大多數都是來自於透過修真實證了元氣存在,並能將元氣與表象運用理性邏輯手段相結合的可以證悟的思想家。

    為何說修真入道方式不是遠人之道呢?因為人人可為,不需要什麼外在的苛刻條件限制。何為修真?修,修煉、修行;真,真氣,真理,本體。修真可以簡單理解為是修煉真氣、修行真氣、觀看本體。其方式就是透過調息導引、靜心淨心、抑識神、興元神,就可以實證元氣存在了。

    老子“致虛極,守靜篤”

    《老子》第16章“致虛極,守靜篤。萬物並作,吾以觀其復。”識神即自我意識可以感知的“我”,抑識神達至虛極之後,人進入入靜入定態之後,掌控自然力系統的潛意識主宰者元神興奮起來,就可以實證宇宙萬物內部元氣本體迴圈往復的發展變化規律了。從人文始祖伏羲在7000年前開啟華夏文明之後,歷朝歷代的修真者實乃中國文化可以一脈相承地延續發展至今的中堅力量!

    當今世界的人文舞臺上是西方文化一枝獨秀在獨領風騷,以自然科學為代表的西方文化確實給人類生活帶來了極大的便利,科學也確實是一個好東西。但西方文化對本體無解,使自然科學把人為力研究到了極致,卻根本就沒有認知自然力!因為本體=自然,元氣力=自然力!

    在全面復興中國優秀傳統文化的時代背景之下,把中國文化最光輝燦爛的一面——由伏羲-黃帝-文王-老子-莊子開啟、傳承和發展而來的道本體論,發掘之、傳承之,中西文化交流互鑑、互相印證、取長補短,並與時俱進地予以創新,實乃是當代文人學者所肩負的最重要的歷史使命!

    夸克在氫氣泡室中的“鬼”跡.

    奉行邏輯實證主義的自然科學的特質是定義明確、概念具體、資料、實證。而高能物理學發展到今天,夸克的軌跡卻看似雜亂無章,毫無秩序的“鬼”跡;量子力學對微觀粒子的認知侷限於測不準、不確定、模糊、量子糾纏和波粒二象性等。可見,量子世界並不適合於用追求明確、具體、資料和實證的科學手段來進行解讀。

    量子領域的研究之所以被拔高到終極科學的高度,因為其目標是為了解讀宇宙自然之奧。《老子》第62章曰:“道者,萬物之奧。”老子的道本體論就是在解讀宇宙自然之奧的,有關宏觀宇宙及微觀粒子領域的學問屬於宇宙的終極問題,是哲學本體論的研究領域。宇宙太浩瀚,粒子太渺小,“大一”和“小一”領域的問題是無法透過科學手段來認知的!將老莊之道與高能物理學做一些比較和研究,是不是可以找到解讀量子世界的路徑呢?

    量子有多大?德國物理學家普朗克曾經提出過“普朗克長度”,其數值為1.6×10^-35米。普朗克長度又被稱為是“長度的量子”。夸克的直徑約為10^-19米,夸克比量子大了10^16方倍。地球直徑12756千米,即1.2756×10^7次方米,一個大螞蟻的長度約1.7-1.8cm,即1.7-1.8×10^-2次方米,地球直徑充其量是螞蟻長度的10^7次方倍。

    量子的定義是最小的、不可分割的物理量,量子的定義與《莊子-天下》對“小一”的定義是相同的:“至大無外,謂之大一;至小無內,謂之小一。”即普朗克“量子”=莊子“小一”!

    既然“量子”的定義與“小一”的定義相同,我們可以用老莊之道來解讀量子世界。西方科學家無法用科學定律、數學公式和分子式來解讀量子世界,量子發展變化“測不準、不確定和模糊”不正是宇宙本體元氣形而上的自然屬性嗎?但看似無序,事實上宇宙本體元氣的運動是有序的,但這個“序”不是科學定律、數學公式或分子式,因此不適合用科學手段來進行研究;而是適合於用哲學手段來抽象概括!

    戰國時期道家大師莊周

    這種解讀宇宙之奧的方式,可以用《易經》的“變易”、“簡易”和“不易”——“三易”來理解,宇宙永珍錯綜複雜、千姿萬態,處在不斷的發展變化之中——“變易”,無法用明確、具體、精準的科學語言來進行解讀,但卻可以用“簡易”的哲學語言,將宇宙本體“不易”的本質抽象出來。如《莊子-知北遊》對宇宙本體的命題“通天下一氣耳!”西方物理學所研究的基本粒子,包括原子、量子、質子、夸克等等,全部都是元氣的產物,其發展變化是由其內部元氣聚散消長的變化決定的!

    中國文化包括中國醫學就是源自中國道本體的三大哲學定律——元氣論、陰陽律和五行論!高能物理學研究出來的“量子糾纏”和“波粒二象性”,是在說明宇宙本體元氣發展變化的有序性。

    量子世界的大咖們

    西方自然科學是用笛卡爾“機械自然觀”的立場解讀宇宙自然規律的。愛因斯坦所說的光的“波粒二象性”,德布羅意所說的“物質波”與“物質粒子的波粒二象性”,事實上是在說明元氣的物質能量與精神智慧渾然一體、密不可分的特質。其中“粒”反映的是元氣的物質屬性;“波”意味著“動”,反映的是微觀粒子依託於元氣的能量屬性;“波”的形式反映的是元氣運動存在的形式,屬於精神智慧屬性範疇。

    而狄拉克的量子場論則屬於宇宙本體的存在場,這個存在場也就是元氣場。由伏羲-黃帝-文王-老子-莊子開啟、傳承和發展而來的道本體論,是用元氣自然觀的立場解讀宇宙自然規律的。天有天的元氣場,地有地的元氣場,人有人的元氣場,萬物有萬物的元氣場,粒子有粒子的元氣場。這些全部都在莊子“通天下一氣耳!”的宇宙本體元氣的範疇之內!

    有人說,中國文明就是修真文明!向從伏羲開始,開啟、傳承和發展完善中國道本體、中醫等優秀傳統文化的古聖先賢的修真者致敬!

  • 2 # 郭城3點14壹伍玖

    關於量子,說得最多的概念是量子力學,也就是“量子物理學”,現在又流行談論量子糾纏、量子通訊等等。近代物理學體系中的量子力學,是近百年來逐步建立起來的關於微觀物理世界的一系列理論,這些理論不斷地被實驗證實,也同時被新的實驗發現所推動而不斷完善,並且量子力學的很多成果正在給這個世界帶來巨大的變化。

    說起量子力學,就必須從普朗克,波爾、德布羅意、薛定諤、海森堡等等一系列物理學大家開始,提及他們的名字和傳記裡的故事都不是問題,可是一旦必須提及普朗克的E=hν,或者海森堡的ΔxΔp≈h等等公式時,讀者們的理解和共鳴瞬間下降,所謂的“簡潔與優美”早已不知跑到哪裡去了。所以,談及量子問題,寧願將量子化看作是一個更有意義的問題會來的更好一些。

    何所謂量子化?經典物理學的牛頓F=ma公式中,質量也罷,加速度也罷,都是連續變化的物理量,即,理論上說,或者直覺告訴我們,這些量的變化可以是任意數值,既可以任意大,也可以任意小。而在量子力學中,物理量則有其最小的不可再分的“單位”,權且可以稱之為量子。

    說量子化,而不簡單說量子,是強調物理學研究圍觀世界運動規律的全面性,也是物質與運動關係根本性要求的體現。

    只是簡單的說及量子,是一種靜態思維方式,泛泛地說,易於直接與單個的電子、單個的質子、或者十個八個中子、光子、中微子等等建立起直觀的聯想和聯絡。由此,大家可以繼續聯想,一個個細胞作為生命的基本結構單元,一分錢作為一種貨幣體系的最小計算單位,一個自然人作為社會團體的基本成員,一顆恆星(或恆星系)作為一個星系的基本單位……這是一種泛量子觀,恐怕不是量子力學的邏輯必然。

  • 3 # 朱八八

    物理學發展到19世紀末期,牛頓和麥克斯韋為經典物理學建起了一個雄偉美麗的殿堂。“科學界共識”認為經典物理已經相當完美了,“所剩只是一些修飾工作”。

    1900年4月27日,開爾文勳爵在英國皇家研究所做了一篇名為《在熱和光動力理論上空的十九世紀烏雲》的發言,演講中開爾文聲稱:“動力學理論認為熱和光都是運動的方式,現在這一理論的優美和明晰,正被兩朵烏雲籠罩著。”

    這兩朵烏雲是科學史上最著名的兩朵烏雲。

    這兩朵烏雲給物理學帶來了一場深刻的革命,顛覆了經典物理體系,分別導致了二十世紀物理學的兩大理論體系:相對論和量子力學的誕生。

    第一朵烏雲是邁克耳孫-莫雷實驗測量的零結果。經典物理學在這個著名實驗面前,真是烏雲蓋頂,科學家一籌莫展,已經完全搞不定了,這時候,上帝讓一個走了後門託關係才進入瑞士專利局的小職員來救場了,他假設光速不變,拋棄以太提出了狹義相對論,完美地解釋了邁克耳孫-莫雷實驗。那年,他剛剛艱辛地拿到博士學位,並在專利局裡利用業餘時間發表了關於光電效應、布朗運動、狹義相對論、質量和能量關係的四篇歷史性的論文,1905年被後人稱為「愛因斯坦奇蹟年」。

    愛因斯坦還是馮•諾依曼的蘇黎世大學校友,當年一畢業就失業,家裡蹲達兩年之久,相比他後來的成就和名聲,這應該是有史以來最吉尼斯的一次逆襲了吧。

    第二朵烏雲是指盧梅爾等人的著名實驗―黑體輻射實驗,他們發現黑體輻射的能量不是連續的,它按波長的分佈僅與黑體的溫度有關。從經典物理學的角度看來,這個實驗的結果也是不可思議的。

    這個時候,一個名叫普朗克的牛人冒出來了,他發現光、X射線以及其他的波只能一份份地發出,每一份他神奇地命名之為“一個能量子”。 “然後他又如有神助般地推出每一份量子等於普朗克常數乘以輻射電磁波的頻率。這關係稱為普朗克關係,其大名鼎鼎的方程表示式為:E= hν 。

    這個成就揭開量子物理的序幕,請記住1900年12月14日這個日子,這一天就是量子力學的誕辰。普朗克也因此獲得1918年諾貝爾物理學獎。

  • 4 # 天籟人

    量子就是對能源的基本認識與認識的組織方式。量子,它是能源的一種存在形式,能量的疏導方式,連線手段與組合方法。

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