《一位老工程师的前沿物理科普贴》
第20节

作者: 浅论物理
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日期:2009-11-13 08:35:19

  在宇宙学中,大爆炸是宇宙开端处的奇点。大挤压则是宇宙终结处的奇点。而黑洞正是描述了宇宙死亡的过程,即宇宙的一切都塌缩到具有无限密度和温度的单独一点的过程;最后存在的必定是那颗最大的黑洞中心的那个奇点,也就是整个宇宙的终结处。这在爱因斯坦广义相对论方程中,早就预示了宇宙这种从塌缩到形成黑洞的,直至达到具有无限密度的奇点,霍金和彭罗斯都反复证明了这一点。

  就是在霍金结合量子理论研究的结果中,1974年在“霍金辐射”中 所阐述的黑洞辐射的新理论中,结论与前者仍然殊途同归,吞噬了宇宙中一切物质的黑洞,最终会把它们的所有质量辐射完,然后在一个巨大的发射爆中消失殆尽。
  总之,黑洞与宇宙诞生的大爆炸过程,是一个时间完全颠倒过来的逆过程,黑洞就是宇宙的灭亡过程。通过大爆炸及黑洞两方面的叙述,我们可以对宇宙诞生及消亡的全部过程有一个简单全面的了解。而万物生生死死无限循环这是大自然的规律,好象无限脆弱的生命之所以能在物理界存在,那正是因为大自然赋予了生命这种极其顽强的本质,因而历经了无数次大爆炸、大挤压,这种生生死死反反复复的过程永存不灭。

  宇宙灭亡之际,就只剩一个奇点存在,奇点形成后又需要多少时间大爆炸开始新的宇宙的诞生呢?如今宇宙中已经有比我们能看见的恒星数量多的恒星,已经死亡形成了黑洞,而同时在银河系中却又有许多新的恒星正处于刚在形成的阶段。另外象太阳质量大小的恒星生命周期约100亿年,而比它大得多的恒星生命周期才一亿年,比它小的恒星又比它的生命周期还长,那么宇宙中的恒星会同时灭亡吗?相对论中说到黑洞形成时,连时间也灭亡了。如果恒星不同时灭亡,那么何时又是时间的终点或起点呢?会不会出现此生彼灭的情况?在银河系内外,均有各种独自为阵的小宇宙各自不同步地在完成自己的大挤压、大爆炸周而复始的死亡与诞生的无限循环过程。整个宇宙并非同生同灭;甚至各小宇宙之间,时而也许还会不时出现一些无规则的部分区域相互犬牙交错的情况。从而从整个宇宙整体来说,时间一直在延续着而无法去作时间何时生何时灭的判断。即使大爆炸理论是对的,空间同时存在几个宇宙,而各宇宙此生彼亡各宇宙之间部分区域相互交叉的情况应一直是存在的。

  [51]

日期:2009-11-14 09:01:49

  人们不难发现宇宙中:行星除了自转外还围绕着恒星公转;而同样的整个太阳系又围绕着银河系的中心作周期性旋转;整个银河系在星系团中又绕着某个目前尚未能明确知道的中心旋转。整个星系团也该会依同样规律以其自己的中心为核心而旋转吧。往小里说月亮绕地球在旋转;其它行星中也有过围绕它旋转的卫星。比星系团更大的宇宙区域也会有此规律吗?

  而所有这一规则在微观世界中,与原子中电子绕原子核旋转又何其相似乃尔!我们凭此推论,能否依照此规律去判断与发现比原子核还小的微观世界,直至真正找到最小最原始的不可再分割的“基本粒子”呢?
  黑洞奇点里的物质无疑是体积最小的物质了,那么它也应该是质量最小的物质。或者说就是公元前400年古希腊的德谟克利特斯所提出的那不生不灭,物质能够分割的最小单位的“原子”,也是今天人们正在寻找的不可再分割的“基本粒子”吧。那么如同人类只可能造出有限大的加速器,而无法制造出为破释大统一论所必需的大能量粒子,是否可设法利用现成的大自然不断恩赐给我们的,从黑洞中来、又将会回到黑洞中去的宇宙粒子,比制造超大型加速器更为接近现实呢?通过对黑洞、奇点的推论是否会是人们寻找原始物质的捷径呢?

  再仔细分析一下在奇点内的条件下,黑洞奇点内的物质应该是宇宙中经过无数次还原,最后还原成的最基本的粒子,这是一种假想。能否再进一步假想它究竟是一组不同的原始粒子;还是一对粒子。前一种也就是推想最基本的原始粒子,虽然存在但却是由多种类共存的。第二种推想的一对基本原始粒子:一个是质量粒子、一个是能量粒子,两者之间质量比是严格按照爱因斯坦的质能方程式可计算出的——相差C^2倍。在这第二种只存在一对粒子的情况下,质量与能量是不允许相互转化的,一般经常情况下它们是严格按照质能关系式所揭示的质量粒子的质量是能量粒子的C^2倍,按这样的比例共存亡的。

  如果质量与能量是可以互相转化的话,那么奇点内的粒子就只可能存在一种原始粒子。这就是具有比较大的可能性的第三种推想:也就是说,整个宇宙就是由这种原始粒子所组成,它既可以呈现出质量的特性,又可以呈现出能量的特性;质量与能量相互间转化的数量关系, 完全依照爱因斯坦质能关系规律。这时应该说质量与能量根本就是同一个东西,只是在用两种不同的方式表现出来,究竟以何种形式来表现那要根据当时现实条件以定。

  [52]

日期:2009-11-15 12:55:07

  第七章 量 子 力 学
  量子力学是从普朗克量子原理和海森堡“不确定性原理”发展而来的理论。
  量子力学的定义可以这么叙述:它是一种理论系统。其中粒子不具有准确定义的位置和速度,在许多方面的行为和波动类似。相似地诸如光的波动在许多方面像是粒子。
  其实关于量子力学的解释问题,自从量子力学诞生以来,就是一个物理学长期以来未能解决而又急待解决的重大热门问题。各学派无论是在物理意义上,还是在哲学思想上都存在着观点上严重分歧。但是也正是由这多派别从各自理解的角度,对量子力学提出了多种解释;在激烈的争论中,去伪存真不断地推动着量子力学的发展。自20世纪初它已超越了经典力学,成为物理学最重要的主流理论。

  量子力学最核心的基本假设就是海森堡的“不确定性原理”。该原理陈述:“人们永远不能同时精确得知一个粒子的位置和速度,越精确知道其中的一个则越不能精确知道另外一个”。它也就是著名的“测不准原理”。
  在量子力学中,对量子这个名词的解释也是模模糊糊的。它说:“量子就是波可被发射或吸收的不可分的最小单位”。它无法明确说清楚究竟是粒子还是最小的一段不可再分割的波。它对光子的解释也不是一般人们所想象的一个粒子,而是解释成:“光的一个量子”。到底是不是一个粒子,或者究竟是粒子还是波,最终仍然是不得而知。

  其实这个不确定性贯穿了整个量子力学全部。在它对物质的分析中,依然使用同样非确定性的语言:“波粒二象性”。说粒子有时可以像波动一样行为;而波动也有时可以像粒子一样行为。说到最根本之处,粒子和波动之间简直就没有了区别。而这恰恰是20世纪初物理学所揭示出来量子力学的主要内容,粒子的“波粒二象性”。
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