澳门正规赌博十大网站论重力与电磁力在本质上的分别

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本文服务于科幻创作,是概念的陈述和想象的推演,旨在个人想法和理解的总结。

你一定知道磁铁吧,你也知道金。

引力是什么?力的本质是什么?看似简单的问题,却让我们难以回答,牛顿的万有引力,爱因斯坦的相对时空,都是有关引力的理论,但是它们都存在着局限性,并不完整,只是描述引力的一些表面现象,没有解释引力的本质是什么,甚至我们今天依然不了解引力的本质是什么?那为什么我们至今还无法解释引力的本质呢?其根本的原因还是我们至今都没有完全搞清楚宇宙运行的基本规律,物质的结构,以及原子内部结构,同时我们对时空,能量,力等重要物理观念的讲述也比较模糊,它们在定义上也似乎与物质并没有太大联系,但是物质的运动规律始终有它们的身影,时空、能量、力的本质是什么,它们与物质又有什么联系?发现原子内部真实的结构,了解时空、能量、力的本质,揭示它们与物质的内在联系,将是下一次物理学革命必然解决的问题。

时间的本质

最简单的理解,时间是用来描述变化的度量,没有变化就没有时间。如果宇宙全部的一切都静止不动了,时间也就不存在了。

想要一切都静止不动,就需要微观粒子停止运动,因为海森堡不确定性原理指出,无法同时精确的获得粒子的位置和动量。粒子绝对静止,动量为零,位置确定,就违反了不确定性原理,所以粒子无法静止不动。

不确定性是粒子内在的秉性,既波粒二象性,要测量粒子准确的位置就要波长尽量短,波长越短就越呈现非连续化的粒子特性,对被测粒子动量干扰就越大,而要测量准确的速度就要波长尽量长,波长越长被测粒子的位置就越不精确。

可以有两种方式来理解不确定性。第一种,确定就需要观测,而观测本身会影响观测结果,导致不确定。第二种,粒子的状态呈现一种概率,是粒子固有的秉性,精确性受到了更为深刻和本质的限制。如果可以确定,那么只要有足够的数据,未来就可以是确定的了。

微观无法停止变化,就表明时间是必须存在的,而微观物质的变化,可以用量子态来计数(度量或表示)。

量子态,由一组量子数所确定的微观状态。量子数,是表征微观粒子运动状态和性质的一些特定数字。而量子,是最小化不可分割的基本个体。量子化,就是存在非连续,呈现离散数值的量子个体。

相对论认为时间,空间,物质三者不能分开解释,它们是宇宙的基本结构。从某种角度说,时间是依附在物质变化上的,必然不能独立存在。

还有一些理论认为,时间不是连续的,而是量子化的,最小的时间单位就是普朗克时间(普朗克长度/光速)。微观粒子能量变化的非连续性,会让时间也一起变的非连续。但这不重要,所有对时间不同角度的描述,最终都会落实到物质变化上。

当你把你手上的金戒指连续26或27次对折后,最小的那块就是黄金的最小单位了:金原子。

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空间的本质

因为有了物质,物质变化的呈现就是空间,比如长宽高,比如位置差,比如大小方向。所以时间和空间是紧密联系不可分割的时空,都依附于物质的变化,而物质的变化是来自于物质之间的互相作用,这些作用形成的特性,也会体现在时空上。

空间感的最主要来源就是空。曾经人们觉得真空是没有任何物质。但量子场论认为真空,并不是没有任何物质,而是充满了场和能量。场是一种存在于时空中,看不见摸不着但确实存在的物质,比如引力场和电磁场。场是物质发生作用的范围,并能够被量子化激发产生能量和动量,与微观粒子发生互相作用。

真空中的场处在能量最低的状态,也就处在了绝对零度。这时场中的虚粒子(确实存在有可观测效应,但无法直接观测到),能量为零,动量为零,因为不确定性原理,粒子就会表现出随机振动,从而无法获得其精确位置。这时候的振动就是零点振动,获得能量就是真空零点能,零点能就是量子真空的能量。

可见空间并不是空的,与场的状态和变化密切相关,而时空与物质是不能够分割开来看待的,就像一个共同事物的本质,所呈现的不同表象

曾经人们认为宇宙空间中,充满了一种以太的物质,看不见摸不着。后来爱因斯坦在狭义相对论中否定的了以太的存在,当然科学实验也一直未能找到以太存在的证据。在后来广义相对论不断的被验证正确,可以解释越来越多的实验结果,爱因斯坦坦言广义相对论更像是一种场论。而同时量子场论在微观构建出了自己的场,并试图兼容引力场(仍未有结果)。有趣的是,量子论与狭义相对论可以完美结合,但和广义相对论仍不统一(引力无法量子化)。而狭义相对论阻止时间旅行,禁止从亚光速加速到超光速,但广义相对论则准许虫洞穿越时空。

宇宙中所有物质都是由原子构成。

完整的原子结构,必将蕴含着宇宙运行的基本规律,揭示物质的本质,时空的本质,能量的本质,以及力的本质,它们之间的内在联系,能够解释我们观察到的所有现象。现在的原子模型是不完整,只是根据现有的实验解释了一些原子内部的现象,可能有人会问,已经有了实验证明,那还不够完整吗?不完整,只有完整的原子模型才能解释所有的现象,例如引力问题。

宏观的质量

首先牛顿提出了牛顿第二定律,并定义了惯性质量,就是物体改变运动状态的难易程度的度量。就是说,质量越大越难以改变运动状态,质量越小越容易改变运动状态。
(后来发现运动状态可由动量变化替换)

接着牛顿发现了万有引力,于是有了引力质量,就是物体互相之间吸引力大小的度量。质量越大,吸引力越大,质量越小吸引力越小。这种吸引力可以体现在重力上(产生重力加速度),也就是通常在地球上测量出来的重量大小。(后来发现引力由引力场产生,引力质量产生引力场)

我们可以看到,惯性质量需要通过加速度和力(或动量变化)才能测得,在坐标系静止的物体就没法测出惯性质量。但是引力质量是物体自身的原因,就算静止也可以测得引力质量。通过实验发现,引力质量和惯性质量严格成正比例关系

然后,爱因斯坦发现等效原理,就是引力质量产生的重力加速度,与惯性质量相关的运动加速度等效,引力质量可以等效于惯性质量。这说明了引力质量和惯性质量,是同一个本质原因产生的不同角度的表现。

在后来,爱因斯坦的广义相对论,把引力场解释为时空弯曲的原因,这样时空弯曲就形成物质之间的互相吸引,而引力质量越大时空弯曲越厉害,形成的引力场就越大,吸引力就越大。引力质量就变成时空弯曲程度的度量。同样等效的惯性质量,也会让时空弯曲,那么就是加速运动导致时空弯曲,形成了引力场。

就如前面所说,物质和时空是一体的,是同一事物体现出来的不同特性,而质量代表着物质一种状态的度量,这种状态本质也会影响着时空的变化,所以质量和空间弯曲产生了表面的联系

然而,爱因斯坦的狭义相对论还推导出了质能方程,找到了质量和能量的关系。这预示着,质量和能量之间有着等价的转换关系,但有两点值得特别说明。

第一,针对这个质量和能量的等价转换关系。有人说,其实没有质量,全部都是能量,质量只是能量的度量。也有人说,其实没有能量,全部都是质量,能量是质量的度量。还有人说,质量和能量是可以互相转化的。

这些是从不同的角度,对等价关系理解和描述。在微观粒子的实验中,正反粒子湮灭质量可以转化成了光子的能量。也有高能粒子对撞让能量生成了新的粒子。宏观的看这是质量和能量的互相转化,微观的看这是一种毁灭和另一种重生。但宇宙中总的能量和质量是守恒的,只是它们之间的比例在变化。

第二,就是在这个等价关系中,当能量是总能量的时候,质量就是动质量。动质量包括了静质量与相对质量。静质量是物质固有的质量,与运动无关,就像引力质量一样。而相对质量是运动相关的质量,运动产生动能,动能是能量,自然可以等价于质量。所以,动质量就是静质量加上动能转化的质量

所以狭义相对论说,速度越快质量越大,这个质量是动质量,增大的是相对质量,静质量不会增加。当速度接近光速的时候,相对质量会接近无穷大,加速需要的能量就需要无穷大,从而阻止了物体抵达光速。

但如果没有了静质量,运动产生的静质量的动能也就不存在了,这样相对质量也就没有了,更不会随速度而增加。所以,如果没有静质量,速度就可以抵达到光速,比如光子。

可见,有了质能方程。质量的来源除了固有的静质量以外,有很多的等价方式。比如加速度可以等效重力场,相当于模拟了引力质量。比如有静质量有速度就会有动能,动能是能量等价于相应的质量,就是相对质量。而有了质量,就会让时空弯曲,产生一系列的影响。

对于质量,我们需要改变是“物质的多少”,“重量”这些直观的感受。质量其本质,是在度量物质互相作用产生的结果的难易程度,从宏观到微观都是如此。有趣的是物质互相作用,是能量的传递和交互,能量与质量又等价,这就像同一种事物的两种状态在某个规则下互相转换。

原子又是由什么构成的呢?

对于微观世界的探索,小才是硬道理,只有小到能够解释物质的本质、力的本质、能量的本质、时空的本质,才能了解宇宙运行的基本规律。大胆创新,小心验证,是科学进步的重要前提,去伪存真是这个世界运行的根本,新观点在提出时必然会冲击到你原有的认知,而你本能的反应就是根据自己固化的知识体系来找到其中的不足,来否定它,但是有那种新思想刚刚被提出来的时候就是完整的,我们要看到其中的精髓所在,不要死定它的不足之处,科学探索,最注重科学精神,能够客观的评价一种全新的理论,才是具备基本的科学精神的人。下面我就来描述一下我心中的宇宙。

静质量

有了静质量就无法抵达光速,而没有静质量就可以抵达光速。静质量一定对应了物质一种特别的存在。如果有静质量,加速度可以产生等效的引力质量,高速运动产生的能量又等效于相对质量。而这些引力质量和相对质量,相当于放大了静质量的效果。

如果没有静质量,比如光子有能量,能量可以等价质量,所以光子有质量,动能和动量。但这里等价的质量却不能让时空弯曲,产生引力场,更没有时间的概念。可见静质量与能量,可以等价,却有着本质的区别。静质量转化为能量之后,就失去了物质与时空的关系。那么时间也可以看成是静质量变化的度量,没有静质量也就没有时间

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电子是标准模型的基本粒子,不可分割,不可分割如何才能更小,我们就以电子为例,突破理论物理上的束缚,试图开创物理学新局面,现在提出第一个假设,假设像电子这样的基本粒子也具有内部结构,电子具有内部结构,是一个很疯狂的想法,虽然没有直接证据证明电子具有内部结构,却有间接证据证明电子不可分割,现在科学界有个普遍认知,没有激发态的粒子是不可分割的,其实这个认知是有局限性的,自海森堡的测不准原理开始,人类就认识到宏观设备的观测会影响到微观世界的运行,人类对于微观世界的观测无非有两种基本的方式,光与电子,而光与电子都会影响到微观世界的运行,我们除了这两种手段,又似乎无计可施,所以我们宏观设备对微观世界的观测中存在一个极限,就是电子极限,对于比电子还小的世界,我们的宏观设备就无法观测,所以现实中自由电子在任何的宏观设备实验中,都不会存在激发态,也不可能有激发态,没有激发态,但这并不意味着电子就没有内部结构,将实验物理上的经验,运用到理论物理上,会阻碍我们探索宇宙规律的步伐。

物质微观组成

宏观物质是由微观的粒子组成,微观粒子从大到小,由分子到原子到质子中子,最后到基本粒子,而基本粒子就是目前不再可分割的粒子。

这里不可分割的意思是,无法检测到其内部结构,所以也就无法在分析其组成结构。基本粒子主要由三大类(每一类又有多种)构成,夸克,轻子和玻色子。其中,夸克和轻子又称费米子,玻色子中有一类称规范玻色子

夸克与轻子,也就是费米子,形成了物质最开始可被观测的结构(实物),而规范玻色子则提供物质之间的作用力

分子由多个原子构成,原子(化学反应不可分割)由质子中子(原子核)构成,质子中子只有原子的十万分之一,而每个质子中子由三个夸克构成,夸克只有质子中子的万分之一,并且夸克不能被直接观测到,或被分离出来,只能通过其构造的复合粒子进行研究。如果原子是一个足球场,原子核只是足球场中的一个铅笔大小。

目前已知的力有四种,强力,弱力,电磁力,引力。而这些力由规范玻色子传递,传递方式是碰撞交换玻色子。那么,强力是由胶子传递,弱力是由W和Z玻色子传递,电磁力是由光子传递,引力是由引力子(未证实)传递

胶子,W和Z玻色子,光子,引力子都是规范玻色子。另外,还有一个特别的玻色子,是希格斯玻色子,它传递的不是力而是质量,这也是质量的最根本的来源,传递方式是交换希格斯粒子产生质量。

光子,引力子,都没有静质量,所以它们的速度都是光速。光子在电磁场中传递,引力子在引力场中传递。由于没有质量,传递的距离是无限远,所以电磁力和引力是长程力。

胶子也没有静质量,所以它也是光速,但它不在场中传递。它有一种叫做色荷属性,这种特性让胶子不仅可以传递强力,胶子之间也会强互相作用,由于胶子之间的强互相作用,束缚了强力的传递距离,所以强力是一种短程力。

W和Z玻色子,具有很大的质量,限制了它的传递距离,所以它是短程力。电弱统一理论,统一了弱力与电磁力。这意味着弱力与电磁力,是同一个互相作用不同的表现而已。所以,W和Z玻色子即参与弱力,也参与电磁力。

希格斯玻色子,具有很大的质量,在希格斯场里被量子化激发,它通过自相互作用而获得质量。而它的目标,就是把质量传递给W和Z玻色子。而W和Z玻色子传递的是弱力,所以有弱力参与就会获得静质量。

现在,我们在看,夸克与轻子拥有静质量,是构成物质的基础。夸克由强力束缚在一起,并有四种力的互相作用。轻子由弱力和电磁力束缚在一起,参与了非强力作用。所以,夸克和轻子的静质量都是来自于弱力作用,也就是希格斯粒子的作用

另外,光子在电磁场中传递电磁力,光子没有静质量。轻子参与弱力和电磁力的作用,而弱力和电磁力是同一个作用,所以轻子关联着光子。夸克维持了物质的稳定,轻子关乎着物质的放射与裂变。可以想象,静质量起源于希格斯粒子,最后会转变成光子携带的纯能量。或许这就是静质量和能量在微观的变化

最后,粒子具有对称性,每一种粒子都有一种反粒子。反粒子与所对应的粒子在质量,自旋,平寿命和磁矩大小都相同。如果带电,则两者所带电量相等符号相反,另外磁矩和自旋的取向关系也相反。正反反粒子相遇就发生湮灭,变成携带能量的光子(无静质量),即粒子静质量转变为能量。相反,两个高能粒子碰撞时有可能产生一对新的正反粒子,即能量也可以转变成具有静质量的粒子。

值得一提的是,引力子在引力场中传递引力,并且引力子是没有静质量可以抵达光速,所以引力波也是光速传播。如果引力来自于引力子的作用,那引力场的吸引力就不在需要时空弯曲来解释,并且光的弯曲可以理解为引力子和光子之间的互相作用,而不是时空弯曲的原因。但引力子并没有被证实存在。

现在,你就要进入“量子世界”,它是由基本物质和光组成。

既然假设了电子具有内部结构,那电子的内部结构又是什么样的?将电子一分为二,再分为四,这种传统的分割方式,其实并不适合微观世界的探索,如果电子真的是由两部分构成,就算存在电子极限,自由电子在现有实验中条件中也会存在激发态的,但事实是自由电子并没有激发态,这反而说明构成电子的粒子不是电子的二分之一、四分之一,而是远远的小于电子,只有这样才能使自由电子在实验中没有激发态,何为远远的小于哪?就像我们身边的物质,是由原子、分子构成,但是原子和分子都远远的小于物质,所以我们还需要提出第二个假设,假设构成电子的粒子远小于电子,至少比电子小十几个数量级,(假如电子是1,比电子小十个数量级,就是比电子的10的十次方分之一,还要小),也就是说电子是由上亿颗这种粒子构成的,我们把这种级别的粒子统称为空间粒子。

微观的质量

前面说了,质量的本源来自于,希格斯粒子在希格斯场中的量子化激发,通过自相互作用而获得质量。

但有趣的是,三个夸克被胶子组合在一起,构成了一个质子。其中胶子负责传递强核力,没有静质量。而三个夸克的静质量加起来却远远小于一个质子的静质量。那么,质子除了夸克贡献的质量以外,其它的质量来自何处

第一,夸克和胶子在互相作用,这是强核力的传递过程,这个过程产生的能量贡献了一部分质量。

第二,夸克和胶子被禁闭在狭小的时空内,根据不确定性原理,它们就会具有不小的动量,从而产生动能。于是夸克和胶子的动能又贡献了剩下的质量。

由此看到,质能方程在最微观处,把质量和能量混合了起来。另外,没有静质量的玻色子,它们有能量(通过频率计算),有了能量就有等价的质量,这里就是相对质量,而有了质量(本身有速度)也就有了动量和动能。(不同物质的能量计算方式不同,一旦有了能量,就有了等价的质量)

现在,我们将你无限的缩小,我们去看看两个磁铁之间会有什么火花。

电子已经非常小了,但是空间粒子比电子还小,我们应该有这样一个观点,空间粒子或许不是最小的粒子,但是空间粒子却是构成我们这个世界的基础粒子,所以提出第三个假设,假设空间粒子是构成物质、空间的基本单位,同时空间粒子作用在物质上的表现就是力。

时间膨胀

在狭义相对论中,指出速度越快时间越慢,速度达到光速则时间停止。这是已经验证的现实,其原因在于光速恒定不变,也就是相对于任何惯性参照系光速都是绝对数值,这也是已经验证的现实。时间膨胀是基于光速不变的前提,直接公式推导出的结论。

理解起来是这样的,时间是距离除以速度来得到(t=d/v),利用光(光速不变)走过的距离来就可以用来计时。比如一个事件,是光走过固定的距离,事件发生在运动的惯性系(光源在运动的惯性系),有速度和静止的双方观测计算同一个事件,但有速度的一方因为自己的运动,在静止一方看来,光走过的距离要更长。前提是光速针对有速度和静止双方都是一样的,这是客观的存在,所以静止方就会觉得事件的时间变慢(t变大=d变大/c不能变),而有速度方觉得事件的时间是正常的。同理发生在运动方的任何事件,对静止方来说时间都慢了,而运动方感觉是正常时间。

而运动方抵达了光速,运动方就与事件光(光源)同步了,事件光也就永远无法走过固定的距离了,时间也就不存在了。

在广义相对论中,引力质量会让时空弯曲,时空弯曲意味着时间和空间一起被拉长,时间也就变慢了。而引力质量等效于惯性质量,所以加速度会导致时间变慢。而根据质能方程,速度越快,动能越大,能量等价质量,所以相对质量越大,同样会引起时空弯曲。这也从另一方面解释了狭义相对论中,速度越快时间越慢的原因。

而当质量极大,大到让时空弯曲度无限大,时间也被无限拉长,也就相当于慢到停止了。这时候连光都无法从这个时空弯曲中(引力场)逃逸出来,时间也就不存在了(也没法观测计时)。

所以,相对论中影响时间变慢的有三个因素,高速运动,加速度运动,或者靠近引力场(产生重力加速度)。

而从微观角度看,时间变慢意味着物质变化减慢,也就是静质量的变化减慢。如果没有静质量,也就没有了物质变化,速度就会抵达光速,同时没有了时间意义,可以理解为时间停止。由此也能看到,更多的静质量,时间变化就慢,更少的静质量时间变化就快。而时间的变化和静质量相关,也就是和自身的状态相关,从而宏观上时间是相对的,没有绝对统一的时间度量

人类感知时间依靠的是内在的生物钟,环境光照,以及环境信息的相对变化。如果环境时间统一变慢,这是人类感知不出来的,所有一切的规律和变化被认为是正常。只有跳出这个环境,通过对比才知道时间的快慢。

两个磁铁将要靠拢,你就紧贴着其中一个磁铁。

引力的本质是什么?是如何产生的?是我们面临的一大难题,时空弯曲是现在人类对引力最有效的描述,那时空弯曲又是什么样的?我们通过上面的三个假设,是否能够解释这些问题呢?首先我们要了解一下什么是时空,时空是时间与空间的简略集合名词,空间是核心,时间是产物,解释时空弯曲就需要将空间量子化,而空间粒子就是空间量子化的表现,空间粒子是构成物质和空间的基本单位,空间粒子通过相互作用大量聚集,构成了电子、光子这些基本粒子,电子、光子、原子核等基本粒子又构成了原子,大量的原子、分子又进一步构成物质,人、车、地球、太阳、银河系。电子、光子、原子核等基本粒子在构成物质的同时,又因为它们之间的相互作用,构成了以空间粒子为基本单位基本粒子能够运动的物质内部空间,而我们地球外的真空则是通过大质量物质之间复杂的相互作用,形成了由稀疏均匀的空间粒子构成的,物质能够运动的场所。物质与空间本质同源,空间是物质存在与运动的场所,物质的相互作用又构建了空间。我们的宇宙有一个基本运行规律,就是运动,宇宙万物无时无刻不在运动,而运动的本质就是物质与空间的相互转化,一旦物质开始运动就会产生时间,而我们的世界一个基本规律就是无时无刻的运动,这让时间、空间、物质三者密不可分。

超光速

在狭义相对论中,光速是物体运动的极限速度,更精确的描述是质量、信息和能量的传递速度不能超越光速。在前面我们看到,质量和能量有等价的关系;其实在后面我们还会看到,质量和信息也有等价的关系。

在狭义相对论的数学公式求解中,却存在一个有质量有信息超越光速的解,此时对应的质量是虚质量,而这个解对应的物质就被称为,快子。

虚数,在数学上就是平方等于负数的数,与实数对应,意义是虚幻不存在的数。数学上引入虚数是为了简化计算和问题,扩充数学维度;而在物理上一直都是使用实数的。所以,虚数不具有物理意义,也无法对应现实世界的客观存在。

亚光速的物质,就是通常拥有质量的普通物质,速度越快需要的能量越多,抵达光速理论上就需要无限多的能量,这是不肯能的。超光速物质,就是拥有虚质量的物质,如快子,它们始终是处在超光速运动的状态,相反对它注入能量越多速度就越慢,但要抵达光速,理论上同样需要无限多的能量,这也是不肯能的。

可见,狭义相对论的光速是一个屏障或说是壁垒,阻止了亚光速和超光速,各自抵达光速

如果从数学公式上看,速度越快时间就会越慢,如果从亚光速抵达了光速屏障,时间就会停止。这时,速度继续增加,也就是从亚光速加速到超光速,时间就会变成一个虚数,在这个时空观里时间的方向就会发生逆转,获得时间倒流的结果。

虚数在数轴上其实可以代表着旋转的意义,虚时间就是时间旋转了180度,相对于正时间,变成了负时间。

另外,不考虑信息的传递,有很多事物是可以超越光速的,比如影子,人浪,还有量子纠缠。

这里用人浪来解释一下信息传递:

第一种,有信息传递的人浪。后一排看到前一排的人坐下,才站起来,这样形成的人浪依赖观察前排坐下的信息,这个信息是光速传递的,所以这个人浪无法超光速。

第二种,无信息传递的人浪。试想后一排站起来与前一排没有任何关系,是约定好的时间点。这时,前后排的距离是d,前后排的站起来的时间间隔是t,这个d和t都是人为约定的,所以速度v=d/t,可以让d很大,t很小,从而让v超越光速。比如,前排在地球坐下,后排在月球站起来,站起来不需要坐下的信息,所以这个人浪可以超光速。

你能看到摇摆的原子,当他们无限接近时,突然!一阵光闪现,再接近,越来越多的光珠出现,你或许快被闪瞎了。

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比特与量子态和粒子自旋

不可在分最基本的物质是什么
?基本粒子都已经被视为点粒子来对待了。因为检测粒子的结构,就需要另外的粒子来进行碰撞观测,而粒子小到一定程度无法发生碰撞效果,就只能认为是一个整体了。比如夸克无法检测到其内部结构,并且它还无法独立存在,需要观测它的效应和其组成的上层结构来了解它的特性。

基本粒子的大部分质量,都来自其能量等价的质量。那剩余的非能量转换来的静质量到底是什么呢
?要回答这个问题,我们要从另外一个角度来看待物质。

物质的属性是由构成物质信息的数量和排列(形成的结构)所决定的。物质由宏观到微观的分割过程,就是构成物质信息不断减少的过程。物质不断的分割到粒子层面,在不断的分割,不断丢失信息,就会不断丢失特性,到一定程度就难以测量,变成概率

微观粒子的信息,就是它所呈现的量子态,而量子态就是微观变化的最终计数器,也就是时间滴答滴答的来源。而波粒二象性,不确定性,以及观测手段的限制,让量子态呈现出一种概率

量子态由一组量子数组成,量子数是微观粒子状态的一个特定描述的数值,有主量子数,角量子数,磁量子数和自旋量子数四种表示。每一个量子数的数值,都是量子化的,也就是非连续数值,只能是整数或是半整数。这些数值是代表着粒子状态的自由度,也就是观测到可能会出现的数值。这些数值的排列组合是随机的概率,但整体会呈现一定的规律,数值代表着最本质物质的可观测状态。

如果我们继续分割量子态,就会得到量子数,在分割量子数就得到非连续的数值。这些数值在继续分割,最终会得到0或1,就是比特,信息的最小单位。这是抽象的极限,也就是无限的最小。比特不在具有意义和可观测性,要么是0,要么是1,完全的随机

粒子自旋,是粒子的重要属性,甚至可以用来对粒子的标识和分类,这里并不对应宏观上的物体自转,比如地球自转。粒子自旋是唯象的描述,其本质代表着表征粒子状态的自由度,而自由度可以理解为状态呈现的一些数值。粒子自旋是不连续的,跳动的数值,这些数值就像比特一样。

量子数描述了微观粒子的状态,比特对应了物质本质的最小结构,这个结构无法感知无法观测可以说不存在也没有意义,但这些结构组合在一起形成了可观测的数值,就是量子数。

比特对应的最小结构,会以看不见的方式排列组合,形成更大的结构,这些结构又可以互相组合形成更大的结构,这是一种分形和递归的模式,最终在某个尺度上的结构会表现出特性,这些特性对应着量子态的意义

这就是超距反应。你刚才看到的是一种神秘力——电磁力。这种作用力由虚光子携带。

时间是动的产物,时空的核心是空间,时空弯曲的核心则是空间弯曲,为了更好的描述空间弯曲,我们需要定义两个新概念,1空间密度~既空间粒子的疏密程度,(注这里的空间密度是指除物质以外空间的密度,而构成物质粒子的空间粒子的疏密程度,则由质量表示),那空间密度如何比较和测量哪?对于空间密度的测量,我们需要借助一种神秘熟悉的工具~光,光在不同的空间中具有不同的传播速度,我们把真空状态的空间密度定义为1,而空间密度乘以光速等于一个定值,既光在真空状态的传播速度,299792458
m/s,光在不同物质内部的传播速度不同,则表是物质内部结构的空间密度不同。

结构与信息

结构对应着物质的本质,数据对应着物质状态的描述,而比特构成了数据,数据代表着信息。所以信息就是由比特构成的数据,代表着某种状态的意义。而在物质本质的层次,就是结构的传递组合分解,无差别的最小结构自由的排列组形成了上层的一切

结构之间的关联和作用就是一切力的来源,结构的稳定性就是上层质量的体现。质量越大意味着结构越稳定,结构变化的速度就越慢,从而体现出时间越慢。而加速度和高速运动,都会让结构受到其它结构的作用效果增强,等效于增强了结构的稳定性,同样会减慢结构的变化速度,就是让时间变慢。

宇宙充满了各种规模和形式的结构,不同的排列组合形成了不同的可观测效果,比如引力场,电磁场,看不见的真空场等。波粒二象性就是结构变化的非连续性和结构互相作用的传播形式。

物质的运动,其本质是结构的转移和传递,会受到其它结构的作用。时空只是结构组成的一种形态,时空的弯曲是结构排列的一种变化。结构抵达了可观测效应,就会表现出具有数据信息,而物质就是这种数据信息的可观测体现。

信息是结构可感知的有意义的表征,结构的传递和组合,就是信息的传递和组合。所以我们可以认为,一切都是数据,一切都是信息,万物皆比特,但除了能量

宇宙中的任何地方,都存在电磁场,虚光子可以在任何时刻出现。

2空间曲率~空间密度变化的程度,空间粒子作用在物质上的表现则是力,而物质周围的空间密度不同,物质也会受到力的作用~例如引力作用,空间曲率为零时就不会存在力的作用,存在空间曲率就会受到力的作用,牛顿第一定律告诉物质受到力的作用就会产生加速度,所以空间曲率就等价与重力加速度。

结构与能量

最直观的感受是,有些能量可以利用,有些能量则不能利用。其本质区别在于能量有没有结构,也就是能量有没有信息。可以利用的能量其实利用的是其中的结构,把结构转化为纯能量

前面说了,没有静质量就可以抵达光速,静质量是结构的表征,转变成纯能量后,结构消失了运动不会受到其它结构的阻碍,自然就可以抵达光速。没有结构也就意味着没有信息,达到光速就不含有任何信息。

能量没有结构,所以我们并没有真正的观测到能量,而是看到了能量对结构的扰动效用,就是结构的比特变化(0或1)。能量在结构中的传播,就是结构本身被扰动的表现。质能方程中,结构和能量的等价性,在于能量对结构的扰动,等效于结构自身的变化所产生的效果。

所以,静质量的运动所产生的能量是结构之间的互相作用(有信息),而纯能量只是结构被扰动(无信息),本质不同。那些没有静质量的粒子,比如光子,胶子,引力子其实传递的是无信息的结构扰动(比特变化),这些随机的扰动与现有结构意外的组合,产生了有意义的结构组合,就是信息(能量生成了新的粒子)。

为什么光速恒定不变与光源无关 ?
这是因为光是在结构中传递的扰动,速度相对于结构本身而不是光源,光子只是结构扰动的体现。而光速在介质里会变速,是因为结构扰动的特质所决定的

为什么能量是非连续量子化的并且是普朗克常量的倍数
?这是因为结构是非连续化的,能量的扰动在最小结构上表现出观测效应,普朗克常量代表了结构的可观测尺度

这种作用力,被一种叫做“电磁荷”的东西支配。

时空弯曲可以使物质产生引力效应,爱因斯坦认为时空弯曲是由大质量物质引起的,那么大质量物质是如何引起周围空间的弯曲哪?要想搞清楚这个问题,我们就需要从根本上了解一些物理量,质量是物质的量,物质是由空间粒子构成的,大量的空间粒子聚集构成电子、原子核等构成物质的基本粒子,这些基本粒子的大小相差不大,但是这些基本粒子内部的空间粒子密度区别很大,而质量就是表示构成物质的空间粒子密度的量,能量是力的积累,力是空间粒子作用在物质上的表现,那能量就是空间粒子的积累,能量有很多种形式,例如热能、动能、势能、核能等等,不同形式的能量在物质形态的描述也有所不同,以动能为例,动能是物体运动所具有的能量,那物体是如何存在动能的那?或者说物质的什么形态就是动能哪?这样的问题,前人没有想过,也不会有相应的解释,但是我们通过这三个假设却可以描述动能的本质,物体在不同的运动状态下物体内部的空间密度不同,物体运动速度越快空间密度越高,前面我们知道空间密度与光速的乘积为定值,空间密度变高,光速就会变慢,我们首先要明白,这个空间密度是物质内部的空间密度,光速也是指光在物质内部的传播速度,物体速度的变化会引起内部空间密度的变化,空间密度的变化会引起内部光速的变化,但是不管怎么变化,内部光速加上物体的运动速度就等于我们静态下测量的光速。

结构与宇宙熵

熵,有序无序,这个序是什么,为什么要存在序。序的字面意思是存在区分可以排列,如果无法区分也就没有序。

如何才能区分,这就是结构,序就是结构及其形成的关系。有了结构和关系,就有了属性,属性就可以被测量,观测和感知。很多结构聚集在一起就形成了宏观物质,产生了可被测量的(静)质量。所以,如果检测不到(静)质量就没有了所谓的序。

人类在试图创造有序,就是创造新的结构,产生新的属性和功能。但宇宙整体变的无序,就是整体结构(信息量)在下降,转变成能量一种没有结构(信息)的状态。可见人类虽然创造了新的结构,但过程消耗了更多的其它结构,所以整体在变的无序,这就是宇宙熵在不断的增加。

熵,是一个统计学概念,宏观上才有意义,微观是没有意义的(规律)。宇宙熵增规律也是体现在,宏观整体上,微观并不一定是熵增的,甚至是可以随机到熵减。其原因在于,熵统计出来的是概率或说趋势,微观概率就是可以随机到熵减,但在宏观上随机到熵减的概率虽然有可能性,但是逼近无限小。

另外,熵统计和系统的封闭还是开放相关。封闭和开放关乎这宏观还是微观,更宏观的看就是封闭,更微观的看就存在开放。增加开放的无序,可以创造封闭的有序,使局部熵减。人类,文明,生命,耗散结构,自组织系统等等,都是在创造局部的熵减,但创造了宇宙整体的熵增。但可能存在一个平衡点,开放系统的无序饱和,无法在供给封闭系统的有序,这时文明发展到了极限了。

而熵统计的本质是,状态组合的数量,也就是可组合信息的可能性数量。熵增,状态组合数量增加,信息量下降,但是可组合信息的数量增加。

熵是宏观的,正巧引力也是宏观的,有观点认为熵力就是引力的本质。我认为是不妥的,因为熵力代表着无序的趋势,是一个统计概率,微观就会失去效用。但引力并不是概率,从上面的论述可知,结构之间的作用产生了引力,而结构向能量转化的统计概率,就是熵。

无序,也就是无法区分排列,也就是失去结构和关系,丢失属性,减少信息。当所有的结构全部消失的时候,或许就是一片虚无,或许就会发生大爆炸,新形成一个静质量无限大体积无限小的东西,就是宇宙的最开始,一个循环的开始。


「比特不存在,但比特构建了存在」

虚拟光珠就是把同种电荷排斥,异种电荷吸引的东西。它们距离越近,虚拟光珠就越多。

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事实上,电磁场不仅规范了所有电荷和磁荷物体的运动,还创造了一切带电粒子、光!

热能是我们最熟悉的能量方式,要想了解热能本质,就必须了解光子,完善现有的原子模型。电子既是物质,存在内部结构,像能量、时空、力这样虚幻的概念都有了物质形态,那虚无缥缈的光子也是具有物质形态的,只因光子过与特殊,对于光子的分析会在下篇〈论光子在原子结构中的作用〉中详细描述,原子核、电子构成了原子的基本框架,而光子就储存在那90%的空白区域内,一个原子内部就存在上亿个光子,之所以我们看不到原子内部的光子,那是因为光是我们探索世界的基本方式之一,光子的存在往往会被我们忽略,原子内部的光子有序的在原子内部运动,没有波动,只有波动的光子才能被我们的眼睛察觉。在这套新理论中还有一个重要的观点就是光子是相互排斥的,排斥的光子撑起了整个原子结构,热能就源于原子内部光子的相互排斥,光子越多热能越高,就会膨胀。温度是衡量热能的尺度,绝对零度是我们理想中的状态,现实中绝对不会出现绝对零度,因为当温度降低一定值时,空间会将物质撕碎变成能量。

现在我们再来研究一下原子,我们大多数人知道原子核,以及外面的电荷。当你变得足够微小时,事实上,你还是很难抓到电子,因为它们总是以无法预测的方式改变自己的轨迹。

能量和质量是物质上的不同形态,在本质上没有区别,可以相互转化,爱因斯坦的质能方程,就告诉我们质量与能量是能够转换的,我们现在知道质量变成能量的方式就是核变,那能量变成质量的方式是什么呢?能量具有很多不同的形态,不是所有的能量形态都可以转化成质量,像动能这样通过改变空间密度的能量形式,是很难转化成质量,而像热能这样由某种粒子的特性引起的,粒子的多少直接决定能量多少的能量形式是可以转化成能量的,物极必反,要想热量转化成质量,就需要物质长期处于高温高压的环境中,物质内部的不断运动,空间粒子的不断转化,物质量会逐渐增加。其实这样的形式一直存在于我们身边,地球的中心,地球的中心部位温度极高,压力极强,其中的物质通过不断的转化,质量会逐渐增加,而这样的环境还会产生一个附带的作用,就是产生引力,能量转化成了质量,能量就会减少,温度降低,而星体为了保持这种高温高压环境,就会向周围空间吸收能量,引起时空弯曲,产生引力。

好不容易,你抓住了一个电子,是的,你确实抓到了他,你握紧,再握紧……突然,它消失了。

回归本文的主题,引力的本质以及引力是如何产生的我们都已经搞清楚,那电磁力的本质是什么呢?通过前面的三个假设,我们知道力的本质就是空间粒子作用在物质的表现,引力是空间密度不同,造成物质受力,而电磁力则与引力完全不同,电磁力则是系统力,何为系统力?空间粒子不仅是力的基本单位,同时也是构成物质的基本单位,而构成物质的基本粒子,例如电子,光子,无时无刻不在运动,不在吸收空间粒子,和释放空间粒子,而电磁力则是以电子、光子这样基本粒子为基础,相互作用,形成一个独立的系统,它们就像军队里面的队列,整齐有序,蕴含正负极,当两个独立系统相互靠近时,就会相互交换空间粒子,产生力的作用。所以引力与电磁力在本质上的区别就是引力更为细腻,比较弱,范围广,适用于星体之间的相互作用,而电磁力则只能作用在电子或更大的层面,比电子还小的层面,电磁力将无能为力,这就好比化学,只能应用在原子层面,比原子更小的层面就无能为力了。

确实,它消失了。

从三个假设出发,描述了一个比电子更小的世界,从新定义了空间、力这些重要的物理学概念,而且提出四个验证实验。

原来它在你手心挖了地道,钻出去了。

1同一种物质,在不同的空间环境中,内部的空间密度不同,既光在内部的传播速度不同。

量子跃迁,这是只有在足够小的尺度才会发生的现象。它的特性之一:它能自由跳跃。这种现象被称为“量子隧穿”或者“量子跃迁”。而且,量子世界的所有粒子都能如此。

2放射性物质在不同空间内的半衰期不同。

它们的神秘在于,的确以隧穿的形式运动,而实际上这里没有什么隧道……

3物质长期处于高温高压环境中,质量会增加,同时也会产生引力波动(能量转化质量,质量与能量本质同源)。

因为量子隧穿,它们可以任意穿梭不受任何阻碍。一切的一切,只是因为,它们能够在周围的“场”中借到能量。并且,你不可能会知道它们借到了多少能量,因为你无法测得它的速度。

4弱光长期受强光的影响,光谱会发生红移,哈勃所观察到的星光红移,并不是星球远离我们造成的,而是柔软的星光在长期的传播过程中,受到恒星发出的强光的影响,发生红移。

量子隧穿会让你觉得天方夜谭。爱因斯坦曾经对他的学生说:“如果你们理解了我要告诉你们的事情,那么显然我没有讲清楚”。

德国物理学家宾宁和瑞士物理学家罗雷尔用实验证明了量子隧穿。他们将一根极细的针连接到电流仪上扫描物体表面,不让针尖接触表面,然后他们检测到了电流,这意味着电流来自电子跃迁。他们还造出了“隧道扫描显微镜”。这台机器能看到原子本身。因此,他们获得了1986年诺贝尔物理学奖。

如今的科学认为,电子不由比它更小的微粒组成,它们就是电磁场的产物,是电磁场的一种表现。先前我们称之为虚拟光子的,它们是虚拟粒子,是各种作用力的力载流子,存在的意义在于携带作用力。

实光子和电子一样,也是电磁场的基本表现,不由任何其他物质构成。而他们的碰撞,却能产生神奇的反应。

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光子透过场的假想图

很多光子从太阳的内核中,大约花了8分钟到达地球,当它好不容易逃出太阳时,见到电子,它就消失了。

而与此同时,电子变得狂暴不安,因为它被激发了。

电子吞下了光子。

它们能相互作用,能相互转化。

看上去很奇妙,事实上你早就熟悉它。当阳光照耀在你的肌肤上,你会消去寒意沐浴在阳光的温暖中,你的皮肤当然和其他物质一样由原子构成,当阳光照射时,皮肤的原子和电子会捕获一些光子,进入激发状态。在激发状态下,电子摇摆不定,于是你就感受到了皮肤带来的热量。

在此,你得到了惊人的发现,物质与光能相互转化。

这也能解释这世间的颜色。

原子在吞了光子后,也能吐出,让我们和其他物体以颜色的形式“发光”。那些颜色就是原子的电子所吞噬而又释放的颜色。其他的颜色就被物质所吸收变成热能或被储存。

如果没有电子和光子的反应,我们看到的将是一片黑暗的世界。

前面我们提到了引力,引力让你紧贴着地面,但是为什么没有让你直接渗透到地心呢?为什么我们不能穿越地面呢?

电子依然会给你答案。

如果你想在原子核外增加一个电子,那么它就必须符合一定的规则,因为每个电子都有自己的电子轨道,如果一层已经填满,新来的电子就只能寄托在其他轨道上。(这里提的轨道是一个区域)

这叫做泡利不相容原理,1925年瑞士物理学家泡利发现了它,也因此在1945年获得了诺贝尔物理学奖。

因此,你无法穿越地面,因为地面原子的最外层电子不允许你的最外层电子通过,因此,你们之间只能保持距离。

那我们为什么又能随意的穿越空气呢?

因为我们的原子绑在一起,构成了我们相对固体的状态,而空气的原子(分子)并没有绑在一起,它们可以为你让路。这也是固体和液体气体的区别。

我们弄懂了原子核外的电子,那我们势必进入原子核一探究竟了。

原子核比电子重了1836倍,初中物理告诉我们,原子核由质子和中子构成,当然,现实世界并不这么简单。

新西兰的物理学家卢瑟福在1911年发现了原子,但他不知道质子之中还有物质。

在质子内部,你会发现无数的虚拟粒子出现,消失,他们不同于虚拟光子,他们携带了另外一种作用力,这些力让我们的原子不至于瓦解,他们更加强大,因此成为“强相互作用力”。

质子中,有三个小东西,叫做“夸克”,他们真的是三个形影不离的家伙,也是世界上最忠诚的家伙(可惜是轰轰烈烈的三角恋)

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粒子

他们之间的距离越远,强相互作用力就会越大,那些虚拟粒子也就越多越狂暴。夸克相互绑在一起,自然要有人来看守他们,而看守这个监狱的守卫就是胶子(它们的确像胶水一样)。

胶子和夸克构成了世界上的质子。

胶子是我们已知的最强大力量——强核力的携带者。

胶子和质子属于另一个“场”,这也是一个量子场,它们也能隧穿,突然出现,突然消失,它们属于强相互作用场。

这个场中有六种夸克,这里我们只介绍其中的两种:“上夸克”和“下夸克”。质子中有两个上夸克一个下夸克。

与此对应的中子,英国物理学家詹姆斯首先发现它并因此获得诺贝尔物理学奖,中子里,胶子禁锢了两个下夸克和一个上夸克。

中子和质子能共存于原子核,这一切得益于一种强作用力。

两个胶子,在一瞬间变成了夸克!这时它们成为另一种强作用力的携带者,它们飞奔到附近的夸克监狱时,又变回了胶子,这样的物质交换,让中子和质子能共存,确保了原子核的稳定,参与交换的粒子,那两个胶子(夸克),被称为“介子”,它们携带的力被称为“强核力”,一种非常大的吸引力。日本物理学家预言了它的存在也获得了诺贝尔物理学奖。

而有趣的是,原子的核聚变,让多个原子变成一个原子,自然会有多余的胶子和介子被解放。(就如部门合并会裁员一样),胶子和介子带有质量,而这丢失的质量变成了能量让恒星闪耀。

根据爱因斯坦的E=mc²(E是能量,m质量,c光速),转化而来的能量也很大了,所以太阳如此闪耀。

有了强相互作用力和强核力,当然自然界就有弱核力了。(因为大自然总是像阴阳一样平衡)。

这种力可能会让你恐惧,因为它们和强核力的作用相反,它们能让原子核崩裂,这种量子场成为“弱核力量子场”,它们也有自己的基本粒子和作用力携带者。

“放射性”就是它们的特征之一。

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放射性能对人体造成伤害,人人都知道,也因此,科学家们在研究它时作出了很多牺牲,著名的科学家居里夫人就是其中之一。

要对它研究,我们或许需要在大一点的原子中去探究。

在你身边让你最熟悉的或许就是金原子了。

黄金实在恒星爆炸时产生的,而不是在恒星活着时诞生。

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