曾經在書上讀到過這樣一句話,“世界上沒有兩片完全相同的葉子”。現在,如果我們將這句話聯想到我們的物理學上,我們是否會意識到,世界上同樣沒有兩個完全相同的粒子,這一點呢?
猛然聽到,你也許會不假思索的反駁說,有,肯定有!同種元素的粒子不都是相同的嗎?可是,當你靜下來仔細思考的時候,就會猶豫,懷疑起來了。以簡單的原子為例,原子是在不斷釋放或者吸收光子的,這是它存在著的狀況。所以原子的質量應該也是處于不斷的變化之中。?即使是同類的原子,它們的質量一定會存在著微小的差別。再往小的粒子方面說,電子。電子也同樣是在不斷地吸收和釋放光子的。再往更小的粒子方面說,夸克。組成電子或原子核的夸克,也都是在不斷吸收或釋放介子去維持強作用的,或者另一個理由說一個電子所吸收到的光子,也許并不是這個電子中的每個夸克都會吸收到,會出現被均分的情況。
所以這里才會說即使同種元素的粒子,它們也是有區別的。或者說是上面的一句話,“世界上沒有兩個相同的粒子”。到現在,你也許還會有些不服氣,說,也許世界上會有一個巧合呢。這個電子,釋放了一個光子,同時又吸收了一個攜帶同樣能量的光子。這個時間可以想象成最短暫的,甚至是無差別的。而另一個電子在這個時間內卻沒有任何變化。有這樣的巧合存在嗎?從概率問題上說,是有可能的存在的。即使這種可能性是微乎其微的。世界上的粒子的數量這么龐大,也許世界上某個角落就有這樣的事情正在發生呢。或許就在你讀到這一頁字的時候!
也許你已經注意到了一個問題,那就是世界上沒有兩個一模一樣的粒子具體指的是什么?是兩個粒子的空間位置沒有重疊,還是指的是兩者的角動量不同,又或者是兩者的動質量不同。甚至,也有可能指的會是所有的條件。如果是,那這句話當然是正確的了,光憑空間位置不同這一個條件就可以完全認為它是正確的了。所以我在這里所指的不同之處,僅僅只是兩個粒子靜止質量的不同,并不包括什么角動量,空間位置和動質量。看到這,你也許會笑了,這怎么可能會正確。
可是,現在由我來回答上面那一段所得到的問題,如果事實是只有粒子單純的吸收光子和釋放光子那么簡單就好了。其實,我要說的最重要的一點就是,粒子除了釋放光子之外,還在時時刻刻釋放者能量(也可能是比光子包含能量更小的粒子),去維持周圍的場,只是我們未曾意識到而已。這也就是說即使粒子在同一時刻釋放和吸收光子,粒子依舊會損失掉一點能量。按照質能方程,質量即能量,雖然兩者并不能完全劃等號。所以上面的情況,出現兩個質量相同的粒子的可能性也就消失了。接下來的重要的問題就是,我們怎么知道粒子在時時刻刻釋放著能量呢?這損失的能量又是什么呢?又被做什么樣的用處了呢?
這里還是先從場的方面來解釋吧。想象一下,當一個粒子受到萬有引力的作用而加速運動的過程中,它的動能來自于另一個粒子(即形成重力場的粒子)。這個受力粒子從一個位置移動到另一個位置,從而獲得動能。在這個時間內,形成重力場的粒子肯定是在著損失能量。是否可以理想的認為形成重力場粒子損失的能量就等于移動粒子所獲得的動能。再接著繼續想象,在同樣的時間,同樣的場內放上一百個大致相同的粒子。讓它們和上句說到的那個粒子,走幾乎相同的軌跡。那么這一百個粒子中的每個粒子都將獲得同上面場中只有一個粒子時,那個粒子大致相等的動能。
那么,這一百個粒子所獲得的動能又是否等于這個特定時間內形成重力場的粒子損失的能量。再順著思考下去,假設在這個同樣的場中放上無數的粒子,當然前提依舊是不變,依舊是在同樣的時間段內,它們所得到的動能之和是否依舊等于形成這個場的粒子,在這個時間段內所釋放的能量呢?我相信你也一定會有這樣的疑問,難道粒子釋放的能量是在變化的。也就是說在同樣的時間段內,粒子釋放的能量卻是不同的。如果真是這樣,會有什么樣地后果呢?而且它又是怎樣去控制哪個時間段釋放的能量多,哪個時間段釋放的能量少呢?
首先,它必須可以感受場中有粒子的存在,它必須感應到場中是一個粒子,還是上百個粒子,這點咱先不說有多難。其二,就是這預示著粒子的原子能并不是那么的穩定的,它會隨著場中粒子的個數來改變自己釋放的能量。這無疑是一種災難。因為那樣的話就顯示出,粒子的原子能是可以隨意的釋放的。這樣只需在場中多放上幾個粒子,就可以讓原子釋放的能量多出好幾倍。粒子的穩定性就變的差多了,甚至變得可以輕易地把自身的核能釋放掉,顯然這也是不可能的。如果真的是那樣,那就真的就沒有現在的這個世界了。
那么怎樣解釋這一點呢?答案只有一個,也很簡單。就是粒子是在不斷地釋放能量,但是在相同的時間段內粒子釋放的能量幾乎是不變的(在不過多考慮外在因素的影響下,它所釋放的能量隨時間是固定量的)。也意味著即便是場中沒有粒子,粒子依舊在損失能量去維持自身場的正常存在。這就是說,現實中的粒子(這里所說的不包括光子,這種粒子的特殊性后面會提到),時時刻刻都在釋放能量去維持周圍的場,不論是重力場,電磁場,或者什么場。還有就是不論多少個粒子放在場中,形成場的粒子所釋放的能量,在單位時間內是沒有變化。
這里還有一點就是,不同的粒子在單位時間內所釋放的能量是不是相同的?其實,粒子的不同,它所釋放的能量在單位時間內的多少自然是不會相同的。這個簡單到只要看場的強度就可以知道了!粒子不同,引力場的強度是不一樣的,這就取決于粒子釋放能量的多少。兩者,一個是因,一個是果。
上面所說到的,粒子在時時刻刻不間斷的釋放能量。就是在這里所要說到的最重要的一點了。
下面,我們再換個角度來說明這一點的正確性,根據愛因斯坦的質能方程來解釋一下。根據質能方程,質量即能量的說法,雖然兩者并不能完全劃等號。但我們還是可以按照極限的思維方法來思考,是不是可以把所有的粒子都視為一團一團的能量團來對待。這樣,所有的粒子就都成了能量團。那么,整個世界也都是能量團了。問題是場跑到那里去了?這時,場的本質又是什么?答案,自然也只能是能量了,剩下的也只有是能量了,也許就是那一團一團的能量(便于理解就想象成一個小的能量團)。所有場的形成也只有依靠那些能量團將能量釋放出去來形成了。
因為,一個粒子可能會形成兩個場,一個重力場,一個電磁場。如果,我們一口咬定,這個能量團是不釋放能量的。這里,我們只能解釋一個場的形成。解釋重力場,作為最基本的場存在,只要是兩個粒子就有重力場,也不必問這個重力場是如何在兩個粒子沒有接觸的情況下形成的,就認為是最基本的力,最神秘的力。那么,電場的形成在這里就解釋不清了。不論如何費盡心力,也只能把電磁場的形成歸結于粒子能量的釋放了。同樣,如果你把電磁場歸結于基本的力,同樣重力場就沒辦法解釋了。(當然這里說的未必全對,這本書的下一章就可以說明其中的錯誤,但我想它還是可以作為一個依據的)
粒子在不斷地釋放能量去形成場,這還只是一個淺顯的說法。同樣它又會帶給我們一個新的問題,既然粒子是在不斷地釋放能量去維持場的存在,雖然釋放能量的速度不變,但這樣離粒子同一位置能量不就會逐漸累積起來了么。那不就會是在那個位置的能量越來越多了。表現出來情況不就是在那一位置上場的強度會隨著時間的變化會越來越強了嗎?可是,在現實中,一個粒子形成的場的強度在同一位置幾乎是不變的。顯然這是一個問題。
想要解決它,其實很簡單,也許每個人都可以猜到。聯想一下,我們使用的電磁波,以及作用于強作用的介子等粒子。不難得出一個結論,粒子所釋放的能量都是在不斷地流動的,不斷的移動著的。也就是不斷地在向遠處傳播,從而使距離粒子同一位置的場的強度保持不變。這也就解釋為什么重力場離中心越遠,場的強度越小。如果把粒子釋放的能量定量化,離粒子越遠的話,由于粒子本身釋放的能量為定值,隨著能量的擴散。單位的能量值必然越小。這樣所形成重力場強度就越小。這就是重力場形成的機制。
現在物理認為,力的產生大多是因為粒子的交換。重力的產生是由神秘的重力子產生的,電磁力是由于光子產生的,強作用力是由一些介子產生的。不論哪一種說法都可以定義場是什么。我們都可以得到場的本質就是流動的能量,或者說是移動的能量。因為粒子都是由能量組成的。再加上上面所說到的,我們或許可以說所有的場都是能量釋放,能量流動的結果。而且能量是不會消失,所以,場也同樣是不會消失的,只是離得越遠,單位能量值越小,場的作用也越來越小,越來越不明顯,這就是場消失的原因了。
我們不妨再描述一下場的性質,粒子在時時刻刻的釋放著能量去維持周圍的場,釋放的能量是不斷移動的(流動)。以重力場為例,粒子在同一時間段釋放的能量是相同的。所以,離原子越近,能量分布越集中,單位能量值高;離粒子越遠,能量越分散。所表現出來的就是場的強度的高底,所形成引力的大小。這就是重力場了。
當然,接下來的問題是,移動的能量必然會有一個速度,比如電磁場能量移動的速度就是光速,而強作用交換的粒子介子的速度接近光速。那么,重力場能量的移動的速度是多少呢?這個速度多少才會合適呢?超光速,這個好像是絕對不可能的,這樣說的話恐怕所有的科學家都不會相信。那樣答案只有光速了,也只有這個答案是最合理了。可是它的速度和光子的移動速度是相同的。這其中,它們的速度為什么會相同呢?這難道僅僅只是一個巧合嗎?其中還是另有蹊蹺呢?
現在量子力學認為,重力場的存在完全是因為一種重力子的粒子的存在。現代物理類比強作用中的介子,還有電磁場的光子,認為重力場中有著重力子的存在。曾經我一度認為這與我所說的不斷釋放出的能量不謀而合。因為形成重力場的能量是在移動的,按照量子力學認為能量都是成份存在著的。它們兩者有可能就是一種粒子。可是,慢慢我發現,現在物理認為重力子只是一直存在于粒子周圍的,它們只是在傳遞能量,自身是不能移動的。就像水波,池塘中的水并沒有發生移動,只是水波自己的移動。但我所說的能量卻是在不斷被粒子釋放出來的,而且這個能量也是不斷的在以光速遠離粒子的。
我的理由很簡單,就是宇宙是在不斷膨脹著的,也意味著宇宙中的重力場不可能不發生改變。換而言之,就是場也是在不斷膨脹的,它所覆蓋的區域在不斷的變大。如果重力子的數量不增加的話,它所能傳遞的能量的能力就會變弱,它的作用也會變小。那樣空間中的能量也許就不會再是均衡的了。其實,場的膨脹,也可以說成是另一個證明粒子是在不斷釋放能量的證據。
這里隨之而來的還有另一個疑問,強作用力,是用介子來傳遞力的,所傳遞的只有引力作用。重力子的存在也同樣,它所傳遞的還是只有引力。而電場則不然,電場卻存在著正負之分,而它的介子光子(現在看是光子)卻沒有什么奇特的地方,或者說是沒有什么異于其它傳遞引力粒子的性質(依舊是一團能量)。另外,重力場的萬有引力計算公式,與庫倫引力公式相比極端相似,都是與距離的平方成反比。從形式上看,它們之間必然存在聯系。可是,直到現在,我們依舊對此一無所知。不過,還好這倒是我們下一章所要說的內容。
這樣我們再回過頭來看,前面說到的世界上沒有同樣的兩個粒子也就順理成章了。粒子是在不斷釋放能量的,或者說成是在不斷減小著自身的質量的,是在將自己的質量慢慢拋出去的。緊接著,移動的能量就形成了場或者可以說是移動的能量團形成了場。這就有了場的本質,那就是移動著的能量。恰恰這也說明了另一個真理,場是絕對不能孤立存在的,只有粒子的存在才會有場的存在。
我們說到了,重力場,電磁場還有強相互作用。在這,我們是否可以更進一步再聯系到弱作用呢!是的,我們可以將它聯系到粒子弱作用的衰變周期上。現在,我們已經可以理解衰變的過程是如何現實的了,還有為什么會存在周期這一時間過程的!因為衰變粒子在釋放能量一段時間后(維持重力場或者電磁場所釋放的能量),才會達到粒子衰變所需要的條件。于是,粒子的衰變就自然會存在著一個時間段了。這就是說衰變首先是要粒子達到一定臨界條件的。而且,衰變粒子在經過一段時間釋放能量后,才可以達到粒子衰變的臨界條件。簡單來說,能量釋放也可以說成是粒子衰變的一個原因了!
再次說一下我們的主角,這里我們所提到的最重要的一點就是粒子是在不斷的釋放能量著的。只要相信它,下面的問題就是什么能改變粒子釋放能量的多少?甚至怎樣讓粒子不再釋放能量?這或許可以讓你對下面的一系列文章感興趣。這就是最基礎的一點,它就是一個介于相對論與量子力學,又一個有足夠影響力的理論。
第一次,發文章,不知道說些什么。這些投稿都是被拒收的,也許可以自信的說,是他們不懂。但是,我還是開心,可以把它說出去,也許沒幾個人能看到和看懂,但還是開心。希望大家也開心。
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