再谈物质的终结

2000-06-07 13:41李继存
飞碟探索 2000年4期
关键词:原子观点统一

李继存

看了1998年第5期《飞碟探索》中桂昌跃先生的《物质的终结:极频波》一文,我颇受启发,想再谈一下物质的终结问题。

现在,无论哲学界还是科学界对物质的终结问题都有多种观点。这些观点总体来看,大致有以下四种。

物质没有终结

这一观点主要是从哲学角度出发来考虑物质的。哲学上认为,物质是独立于人的主观意识之外的客观实在,世界的本质是物质,统一的物质世界包含着无限多样的具体物质形态,就连时间和空间也是运动着的物质的存在形式。具体物质的最基本的存在形式就是个体与系统,即宇宙中所有的物质都可以归纳在个体与系统两种形式之中。世界上任何一个具体物质同时又是构成某个系统的个体,即任何一个具体物质都有个体与系统这双重身份。如此向上循环,就是人类天天都在探索的宏观世界;如此向下循环,就是使科学家们着迷的微观世界。例如,地球是构成太阳系的个体,同时又是由一百多种自然元素构成的系统。由此向上循环,地球是太阳系的个体,太阳系又是银河系的个体,银河系又是总星系的个体……直至无限,所以我们说宇宙是无限的。由此向下循环,地球是由一百多种元素构成的系统,每种元素又是由原子构成的系统,原子又是由质子、中子、电子等亚原子粒子构成的系统,亚原子系统又是由夸克、胶子等更小的基本粒子构成的系统……直至无限。整个世界就是由物质这样无限循环而构成的。因此我们说物质是无限可分的,也就是说物质具有无限的自相似性。既然物质无限可分,我们就可以说物质是没有终结的,物质的下一层次仍是物质,物质的层次只会随着人类认识层次的提高而加深,但人类不可能完全认识整个物质世界。

物质终结于波

这一观点桂昌跃先生在《物质的终结:极频波》一文中已有论述,我就不再追述了。值得注意的是1998年《发现》杂志评出的技术发明奖中,获新兴技术奖的发明为麻省理工学院的原子激光物质束。发明人霍夫冈·科特勒把钠原子的温度不断降低,使其运动几乎处于停顿状态,随后他就将钠原子变成了激光一样的波。这也许是对“物质终结于波”这一观点的一个有力支持吧。

物质终结于场

这一观点主要来自现代物理学正在深入研究的统一场论。早在20世纪20年代,爱因斯坦在创立了广义相对论后就提出了“统一场论”的思想。为此爱因斯坦整整耗费了他后半生三十多年的精力,但仍未成功。虽然爱因斯坦夙愿未偿,但这一思想却指引着人们。遗憾的是因实验、理论条件的欠缺,在相当长的时间内,统一场论无多大进展。直到1976年~1978年,温伯格·萨拉姆和格拉肖提出了弱电统一理论并成功地被实验证实以后,人们才又激起了研究“统一场论”的热情。目前,最有可能成功的场论就是超弦理论。该理论把组成物质的基本粒子看成某种“弦”,这种弦不是定义在普通物理时空中,而是定义在另一个被称为“弦空间”的二维内部时空中。从普通物理空间看,基本粒子是一个点粒子,无结构,但从二维弦空间看,基本粒子不再是点粒子,而是一根弦。只有弦的张力趋向无穷大时,弦才收缩成一点,这时即使从弦空间看,基本粒子也是一个点,从而过渡到通常场论中的点粒子模型。弦分开弦和闭弦两种,它们都在弦空间以各种振动模式振动着。弦与弦之间的相互作用的基本形式是断开和连接。例如,一个闭弦从某点断开后变成开弦,开弦两个端点连接起来后变成闭弦。利用超弦理论,科学家们现在已能统一描写自然界的四种基本相互作用(万有引力、电磁力、强相互作用、弱相互作用),但超弦理论还比较粗糙,数学形式也较复杂,即使计算一些普通物理量也相当繁琐。

物质终结于宏观

有一个古老的辩证法命题叫“两极相通”。微观粒子是一极,宏观世界也是一极,它们是否也能相通呢?我们可以设想,当物质被无限细分下去时,物质会发生质的变化,一下由微观世界重又回到宏观世界,正如水被分到单个分子时,若再分下去就会成为原子而不再保持水的性质一样。

以上就是关于物质终结的四种主要观点。无论哪一种观点,要想获得人们的承认,都必须解释一些关于物质的最基本的问题,如稳定的原子、分子如何形成并进而构成宏观世界,自然界的四种基本相互作用如何统一等。否则,那只能是一种设想。

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