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  • 1 # 漫步科學

    直覺告訴我們時間和空間應該是可以無限分割的,但是在微觀領域量子理論占主導地位,由量子理論我們可以推匯出時間和空間也是有最小單位的,它們分別是普朗克時間和普朗克長度。

    量子理論

    1900年,普朗克在研究黑體輻射問題時提出了“能量子”的概念。量子是物理學上的一種概念,假如一個物質有不可分割的最小份,那麼就說這個物質是可以量子化的,其最小份是這個物質的量子。在黑體輻射問題中,輻射頻率與能量的關係一直無法和科學預測匹配,尤其在高頻區域,實驗資料和瑞利-金斯定律的計算結果相差甚遠,這就是著名的“紫外災變”,“紫外災變”被稱為是20世紀初物理學晴朗天空下的一塊烏雲(另一塊是以太漂移實驗)。普朗克創造性的提出“能量子”的概念,認為能量的傳播不是連續的,而是一份一份的進行,以能量子概念為基礎進行的黑體輻射實驗得到了完美的結論。

    時間和空間的量子化

    當我們要觀測一個物體時,只要用波長大於被測物體的電磁波照射它,就能瞭解它的相關資訊,如果物體很小,我們就要降低電磁波的波長來觀測物體,由於光速不變原理,波長減小會導致頻率增加。我們知道電磁波的能量和頻率有關,假如我們要觀測的物體非常非常小,這就需要電磁波的頻率非常非常大,如此高頻率的電磁波會攜帶非常大能量,會導致擊毀被測物體,在極端情況下,這種能量會內炸變成黑洞,這就導致現實世界有了觀測下限,而這個下限被稱為“普朗克長度”。“普朗克長度”約為1.6x10^-33釐米,這個數值由普朗克常量、引力常量和光速匯出,大小約為質子直徑的千分之一。“普朗克長度”除以光速就是“普朗克時間”,大約為10的-43次方秒,“普朗克時間”是最小的可測量時間間隔,現有物理理論是無法測量小於這個時間間隔的變化的。

    綜上所述,現有理論認為時間和空間都是有最小單位的。

  • 2 # 竹林聽風3216

    可以,時間和空間都不可以無限分割,時間最短的單位是普朗克秒,空間最短的距離是普朗克米,普朗克尺度是最小尺度

  • 3 # 想法捕手

    量子化概念的出現,就表明了時間和空間不是無限可分,它們的最小單位是普朗克時間和普朗克長度。

    玄之又玄的無窮,是許多悖論之源。

    對於無窮大,無窮小這些純數學概念,物理學家們其實是痛恨的。

    無窮是一切玄學的搖籃,就連早起的科學界也都深受其害,古希臘時期芝諾的詭辯論,就是在無窮的溫床上建立起來的。

    著名的“芝諾神龜”之所以永遠無法被人追不上,就是因為人們相信時間和空間是無限可分的,所以當時人們雖然知道芝諾說的現象是荒謬的,與現實不符的,但在邏輯上卻無法辯駁。

    這種邏輯上的難以辯駁,其實就揭示了我們對世界的底層認知或許是錯誤的。但兩千多年來,卻從來沒人去挑戰世界是不連續的,這一假設。

    因為我們深受純數學的影響太深。

    就像與1最近的數字是多少?是0.9嗎?還是0.999?還是0.9999999?我們永遠無法確定這個數字,純數學給我們一種世界無限可分的錯覺。

    就連後來普朗克發現了“世界是不連續”的這一秘密之後,他還花了大把大把的時間來否認自己的結論,差點精神失常。

    長度最小單位:10^-35m,時間最小單位10^-43s。

    現代物理已基本確定了世界的最小尺度為1.61624×10^-35m(普朗克長度),世界上最短是時間為5.39121×10^-44s(普朗克時間)。

    低於這兩個值的時空無法達到,也沒有意義。因此,我們的世界,我們的時空,就好似一幕幕聚焦在普朗克尺度上的幻燈片。

    只是因為這個尺度實在是太小了,相當於比原子核尺度10^-15m還要小上20個數量級。打個比方來說,普朗克尺度是針尖的話,這根針就是我們的宇宙。

    時空是間斷不連續的,那我們到底是怎麼運動的?

    相信如果告之你時空的間斷不連續的,所有人都會有這樣的疑惑。我們到底是如何在猶如一張張幻燈片疊加的世界中移動的?

    由於受微觀不可測的影響,關於這方面的研究在科學界是比較少的。但關於運動的本質,也有部分科學家提出了一些假說,比如“量子躍遷和量子停止”

    大概意思就是說,在普朗克時空中,每一個運動的粒子都要經過“量子停止”和“量子躍遷”兩種狀態,實際上就是“一停一跳”。

    運動的粒子先在空間某一點停止,過去一個普朗克時間後,就跳躍一段距離。而且粒子也只能在時間維度和空間維度中輪流運動,而在四維時空裡的連續運動是不存在的。

    也就是所每一個粒子都在進行著“跳躍運動”,只是這個跳躍的頻率實在是太快了。

    結論

    時間和空間具有不可分的最小尺度,揭示了量子化才是世界的本質。這正因為如此,量子論才幾乎成了現在一切主流科學理論的基石。

  • 4 # 語境思維

    從純數學的絕對連續性,理論上講,現實的時空是無限可分的,這為某些物理方程提供了可微可積的理論依據,這很好。

    因為時間與空間確實是無限連續的,即時間程序,空間分佈,不能出現絕對的隔斷與空隙。

    但就物理學而言,時空的無限可分性是既不必要,也不可能充分的。

    因為物理學是實驗科學,實驗的任務是滿足實際需要,滿足為人類謀求最大福祉的需要。

    就光電效應方程½m₀v²=hf,質量為m₀的電子因,可以連續變化的速度(v)激發出連續變化的電磁波頻率(f)表現為原子光譜的超精細結構。

    不過,原子光譜中,我們只需要電子的主控速度或大機率震盪速度所激發的原子譜線進而識別原子結構特徵。

    此時,hf就作為所謂的能量子,這在實際工作中是簡明扼要而明智的,也是切實可行的。

    但是,這並不意味著時間、距離、速度、能量、光量子、頻率、波長、密度等參量是離散性的,即所謂的離散性量子化的。

    例如,電磁波可以有例如10⁻⁹赫茲的頻率與對應的3×10¹⁷米的波長,但這是不必要的,是無法測量的,對文明進步無絲毫意義。

    就萬有引力方程F=GMm/R²而言,質量為M的天體所激發的真空引力場半徑R值,不必要也不可能是無窮遠的,R→∞是毫無意義的。

    真空不空的物理意義在於:即使絕對真空的空間,或場,也是有質量有密度的。質量為M的天體,必然對應其外空間體積為V"的引力場質量,即,引力場質量為:

    M=V"ρ"=⅓4πR"ρ",其中,R"是引力場的最大輻射半徑,ρ"是場量子的平均密度。

    由此我們可以簡易估算例如地球系與太陽系引力場的有限半徑。

    而ρ"只需透過測量深太空的引力波的頻率或波長而獲得。例如,普朗克衛星在離地球150萬千米軌道半徑處測得電磁波波長λ=7.35釐米,由此計算場量子半徑:r"=λ/2π=1.17釐米。

    而根據電子湮滅反應方程,我們很容易證明,場量子的固有質量為電子質量m₀。

    由此計算所謂的宇宙微波背景輻射的場量子密度:ρ"=m₀/4.2r"³=1.35×10⁻²⁵kg/m³,進而可估算地球系的引力場半徑。

    可見,場量子或光量子或引力子,作量子化操作,只是滿足測量任務的權宜性技巧,而已。

    可是,不少科學家與科學愛好者,形而上學的理解量子力學方法論,導致諸如量子糾纏超距論的不少神邏輯,好事變壞事,走火入魔了。

    筆者的觀點就像一個辣椒,有的人吃慣了原有的味道,不以為然與不予理睬,也是正常的。

    人擇原理的核心意義是:凡是可能測量出來的物理資訊,就可能有潛在的相關性設計與製造,進而造福於人類,這是科學上的價值觀。

    Stop here。物理新視野與您共商物理前沿與中英雙語有關的疑難問題。

  • 5 # 淡漠乾坤

    如果一個人因為初戀失敗,就不再相信愛情;

    如果一個人因為遇到挫折,就失去了繼續奮鬥的精神;

    如果一個人看到股市上漲,就認為股市會一直漲下去;

    如果一個人看到別人投資成功,就認為自己的投資也會獲得成功。

    以上的例子,在現實的生活中,不勝列舉,且熟視無睹。然而,我們把它們放在一起,就會看出上述這些人的做法,顯得是多麼的幼稚可笑。

    之所以會導致人們的思維走向極端,是因為他們混淆了具體與抽象的區別。把已經發生了的具體事件,當成抽象的必然規律。沒有具體問題,具體分析。

    由於人類的認識只具有相對性,不可能直接看到事物的本質。因此,當我們思考問題時,需要依據一些認識的基本原則。這些基本原則是我們人類認識世界的支點,其中的一個基本原則是:

    “凡是具體的,都是有限的;只有抽象的,才是無限的。”

    在物理領域,認為時間⌚️和空間是連續的,也同樣是違反了上述認識的基本原則。因為時間和空間的連續,本質上是要求時間和空間可以被無限地分割。

    如果我們一方面認為時間和空間是關於具體事件的描述,但卻在另一方面又將其視為抽象的概念,具有無限性。於是,由此在思維上產生混亂,是必然的。其本質,和前面例舉的幾個例子一樣,都是混淆了具體與抽象的區別。

    時間是變化的度量,空間是存在的背景。具體事物的變化和具體物體的存在背景,都是具體的,因而也都是不連續的。

    比如,最短事物的變化週期,就是時間的基本單位。小於該週期的時間是不存在的,由此表現出的是時間的不連續性。

    至於為什麼,在我們的宇宙中,存在著最短事物的變化週期,是因為我們的宇宙也是一個具體的封閉體系,其中發生的所有事件以及存在的所以事物,都是有限的。

    比如,度量光子相對於空間勢能的參量是弛豫時間,即頻率的倒數。由於光子的能量不能無窮大,因而光子的弛豫時間永遠也不會為零。

    又由於光子的變化週期即弛豫時間,是宇宙中所有事件的變化週期中最短的,所以宇宙中的時間是不連續的。當時間短於光子最小的弛豫時間時,時間就沒有任何現實的意義了。

    同理,由於發現了普朗克常數h,表明能量是不連續的。而能量是粒子運動能力的度量,說明我們的宇宙,是由不可再分的最小粒子構成的。這個最小的粒子,因為不可再分,被稱為量子。

    離散的基態量子構成宇宙的物理背景,即量子空間;由高能量子組成的封閉體系成為宇宙的物理物件,即各種基本粒子(物質)。

    類似空氣和水,當空間的尺度縮小至量子之間的距離以內時,空間的不連續性就顯現了出來。

    比如,微觀粒子的半徑遠小於空間量子之間的距離,所以這些粒子會受到了空間量子的不對稱碰撞,從而都具有波動性,表現為無規運動,具有機率的特徵。

    綜上所述,我們宇宙中的時間和空間都是具體而有限的,因此它們都是不連續的。一旦超出了現實的範圍,任何現實的時間和空間都是不存在的。

    只有抽象的時間和空間概念才是連續的。然而,它們是沒有任何物理意義的。

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