牛顿的以太物质和狄拉克之海有什么共同之处吗?他们都是在说真空吗?

小珂爱学习


自从人类有了抽象的思维,就始终在不停地追问,物质之间的空隙是什么?因为,作为物理对象的物质,我们是能够感觉得到的;而作为物理背景的空间,则是看不见、摸不着的。

然而,虽然空间是无法被直观地感受到的,但人们始终认为其是存在的。否则的话,物质之间是如何产生相互联系和相互作用的呢?

在远古时期,人类的认识只限于模仿现象,是人神合一的混沌世界。到了古希腊时期,抽象的思维使人类的认识具有了不同的概念。

于是,与物质对应的空间是什么,就始终缠绕着人类的思维。于是,人类超越于现象,发挥自己的想象力,来构建空间的概念。

根据地心说的观念,亚里士多德认为地球🌍是凡俗的,由土木水火四元素组成;而包裹着地球的天层,则是由非凡的以太构成的。以太的聚集形成了天体,而以太的离散状态就构成了空间,其充斥于各种天体之间。

于是,以太是第五元素,是超凡脱俗的;其与其他的四种元素相比,具有截然不同的性质,它们是不能相互转化的。

到了经典力学时期,由于对光的深入研究,比照声音🔊是由空气振动产生的,牛顿认为光的传播媒介是以太。换句话来说,作为物理背景的空间,是由无数个细小的以太构成的。而光的传播速度,仅只是相对于以太的速度。

于是,当地球在以太空间中穿行时,会感受到以太风的影响,使光速随着地球的转动而产生周期性的变化。

于是,迈克尔逊和莫雷在十九世纪末进行了光的干涉实验,期望能够观测到干涉条纹以24小时为周期的变化。

然而,实验的结果是零,干涉条纹没有任何周期性的变动。由此,人们认为地球在拖着局部的以太空间运动。

为了证实这一点,迈克尔逊和莫雷又把实验搬到了山顶⛰️上,希望能够看到实验的非零结果。因为,地球不可能拖着整个以太空间运动。在高山上,总能或多或少地感受到以太风的存在。

然而,令人遗憾的是,实验结果仍然是零。于是,牛顿的以太观遇到了危机。爱因斯坦另辟蹊径,他提出了狭义相对论,认为光速相对于所有的参照系都是不变的。由此,否定了以太的存在。

到了二十世纪上半叶,狄拉克根据负电子的自旋,认为存在着反向自旋的正电子,即所有的基本粒子都是对称的,都存在着正负粒子对。

而且,科学家👨‍🔬们发现,真空不空,存在着具体的物理背景。否则的话,物体的运动就失去了真实的物理意义了。此外,根据量子力学的不确定原理,在极短的时间内,真空可以产生粒子。

于是,狄拉克认为,我们宇宙的物理背景是由无数个虚粒子对构成的粒子海洋。在极短的时间内,粒子对的分离,就会使我们在真空中检测到其中的某个粒子。

这就好比是一枚硬币,在其翻滚的过程中,我们总能在某个瞬间看到该硬币的某一面。狄拉克粒子海的问题是,作为物理背景的空间并不单纯,是一锅正负粒子粥🥣。

目前,已知的基本粒子有上百种,所以狄拉克的粒子海是一锅杂拌粥。其并没有使我们的认识简化,而且也无法回避类似以太风的问题。

更有甚者,粒子对的观念,会产生这样一个困境,即为什么我们的宇宙是一个由负电子和正质子组成的正世界?难道没有反物质的世界吗?

此外,无论是正电子还是负电子,它们的质量都是正的,都具有万有引力。而根据爱因斯坦的质能公式,即便是反物质,其所含有的能量依然是正的。于是,正负电子对的能量之和并非为零,只是它们的角动量之和等于零。

综上所述,无论是牛顿的以太媒介还是狄拉克的粒子海,都是关于物理背景的故事,都是人为杜撰出来的,都只部分地符合一定的客观现象;但却又都存在着瑕疵,无法说明更多的现象,具有认识的局限性。

因此,无论是以太还是粒子海,都不是真实的客观存在,而仅只是人们为了说明各种不同的现象所使用的认识工具🔧。

随着人类认识的深入与扩展,作为认识工具的以太和粒子海都不再适用了,需要由新的认识工具来实现我们的认识。

比如,根据普朗克常数h,我们的宇宙存在着不可再分的最小粒子即量子。于是,离散的量子构成了物理背景即空间,而由高能量子组成的封闭体系就是物理对象即物质。由此,可以形成有机的量子宇宙观,从而提高了我们的认识效率。


淡漠乾坤


“以太”与“狄拉克之海”本质上区别还是蛮大的。虽然它们都是想表达占据宇宙空间的某种均匀物质,但“以太”完全源于思辨的假想,而“狄拉克之海”则源于数学公式基础上的推导假设。

什么是“以太”?

以太和绝对时空一样,是19世纪前,欧洲学者根深蒂固的一种观念。以太,英文ether这个词最早来源于亚里士多德,他认为宇宙中除了“水、火、气、土”之外,还应该有一种充斥天空上层的物质。

后来随着科学的发展,以太这种假想的物质被注入了新的内涵,即光的传播介质。之所会有这样的认知,是因为人们所熟悉的波,如声波、水波都有自己的传播介质,于是当时人们认为同样可作为波来看的光,也应该有自己的传播介质。



此时,以太就被想象为一种透明且稀薄的弹性粒子。就连已经从电磁波理论中,推导出以太纯属多余的麦克斯韦也对以太深信不疑。

但后来随着“光速之谜”的解开,宣告了“以太说”的终结。

什么是“狄拉克之海”?

迪拉克之海,是狄拉克为了证明其反物质的预言,而建立的一个大胆的宇宙真空假设。

1927年,只有25岁的狄拉克将薛定谔的波函数,结合狭义相对论,创造了狄拉克方程。从这个方程中就可以求出负数的解,这被当时物理学界的人认为是不合理的解而舍弃,只有狄拉克本人坚持这些解具有合理性,也就预示了反物质的存在。

于是,他建立了一套真空设想。他认为,真空并非一无所有,真空应该也有自己的能量。真空由负能量的电子组成,这些负能电子均匀地填满所有空间,如一片汪洋大海,这就是“迪拉克之海”。

我们之所以觉察不到真空的能量,是因为这个负能电子太均匀了,没有能量差,我们自然检测不到任何负能量。如果一个负能量的电子被扰动,电子从负能级上被激发出来,就会在原有位置留下一个“空穴”,“空穴”表现为负能量不足,即为正能量,也就是一个正电荷的电子。而正电子就是反电子,这就是狄拉克关于反物质的预言。

当时,这种想法在物理学界可谓是大逆不道,海森堡称其为“现代物理学中最悲哀的一幕”。不过,没等多久1932年,美国物理学家卡尔·安德森就在云室观测宇宙射线时发现了正电子,狄拉克就这样“啪啪啪”打了所有质疑者的脸。

云室里正负电子路径。


“以太”与“狄拉克之海”最终都是为解释“真空”的奥义。

“真空”本来是指没有任何物质的理想空间,基于“一无所有的虚空”这一物理图景建立的概念。然而现在越来越多的实验与理论都揭示了“真空不空”。真空成为了一个具有一定物理性质和物理结构的物理实在。

在爱因斯坦看来,时空并不是一个可以脱离物质而独立存在的东西,并不是物体存在于空间中,而是“空间”这个物体具有空间广延性。

而“狄拉克之海”是人们真正第一次认识到“真空不空”的开端。在“狄拉克之海”的概念延展下,才有了后来的量子场论,真空也变成了拥有众多基本粒子的复合基态场,场是比粒子更基础的东西。粒子只是场的激发态而已。

在量子场论中,所有场都处于基态的空间就叫真空。基态虽然代表着空间里没有任何实粒子,但并未代表着真空的平静。

由于量子不确定性,在普朗克尺度下,能量的不确定性很大,空间里不停地产生正反虚粒子对,然后又相互湮灭返还能量,这称为“真空涨落”。



真空涨落揭示了真空与物质之间的深刻联系,预示着真空是一切自然物质产生及变化的根本源头。

如果真空有颜色,那它一定是一片泛着各色量子泡沫的奇异海洋。地球就是一个物质丰富的海底龙宫。

欢迎关注@想法捕手,读科学,聊宇宙。

想法捕手


说到牛顿,发现了三大力学定律,发明了微积分推论。建立了牛顿力学空间,却留下了砸锅的微积分去便宜了爱因斯坦。这就是伟大和愚蠢的统一。


雅安李光杰


我们人类的智商太高了,高的连自己是谁都不知道了,


海阔天空125


致力于新物理启蒙。也即《宇宙物理体系》启蒙。


天山我才


只要你善于思考问题,牛顿,爱因斯坦,的形象就没那么高大了,一般的人都爱听大神们的思想,信以为真,不加思索的就信任了,大神们为了获得科学大奖,借着大多数人不懂科学,迷信与科学,所以就故弄玄虚,把简单的宇宙世界说的神乎其神,目的就是骗取国家的钱财来搞科学实验,也就是研究经费,但可以从中巧取豪夺,假公济私,变相的把国家的财政钱款做为自己的私囊,,,,,

什么是迷信科学?就是说,在科学研究方面,掌握了研究机器的人,也就是在科学研究实验室工作的人堪称为权威人士,号称科学家,他们说一句屁话,下面不懂科学的人就拍手叫好,因为他们迷信与权威,科学家说的不对,也是对的,因为人们不加思索的就信以为真,,,,,

只要我们拿起思想武器来武装头脑,宇宙世界并没有那么神秘复杂,而是很简单的,,,

我们知道破案神探为什么能够成为著名的侦探,就是因为他们能够善于思考,通过蛛丝马迹,利用逆向思维,利用自然规律,顺藤摸瓜找到线索,最终破获阴谋大案,,,

其实我们每个人都有很高的悟性,一个精明的人,出门在外,行走江湖,办理各种事情,都是靠悟性的作用,不需要老师跟着你,教你怎样做,都会利用悟性判断来解决问题,但是一到科学方面,人们就不敢相信自己的悟性判断,而总是迷信与科学家,认为科学家说的都是真理,不加思索的接受,,,,

现在用我们的悟性判断来思考一下,假如宇宙空间没有以太,光以何物为介质传播?我们知道没有空气,我们的说话声音就无法听到,没有以太介质,光就无法传播,

有人说是光源发出的光子,那么光源可以发出光子,那么许多恒星向外发射无数多个光子,那么空间不就充满了光子嘛,光子集合成以太不是很正常嘛,,,

其实并不是光源发出多少光子,而是高能粒子,高速热振动,碰撞周围光子,光子碰撞光子,通过无数多个碰撞,最后传播到了我们的眼睛,我们的眼睛才感到了光,

在夜晚,一块高温的金属,可以发光,就是因为高温金属内部微粒高速碰撞光子,把能量以光的形式向外辐射,高温物体并没有向外发射光子,,,

我们只所以能看到光,是因为光子具有了一定的速度,光子的速度决定着可见光与不可见光,

再一个证明就是,如果空间没有光子对物体微粒的压缩,物体的微粒在内部相互碰撞,就会向外扩散,微粒总是从稠密的地方向稀疏的地方扩散的,这是悟性,无法用话语给你讲明,你自己不觉得吗?

有人说了,物体聚团,是因为有吸引力,那么我们再来用悟性判断一下是否有吸引力存在,我们知道力是一种事情,力不是具体的实体,力是虚无的,力不可能可以独立的离开物质本身穿越时空,力只能依附在物质的界面而作用,所以力只有在接触碰撞中产生,力不是一个独立的事物,力离不开物质本身,力不能飞跃出物体的本身而作用于隔离开的物体上,吸引力是根本不存在的,古人们发现了这种自然现象,是眼睛观察到的,是直观认识,研究科学,就是要给自然现象给以合理的解释,搞科学搞的是理性研究,我们就是要通过大脑思维来研究事物的发展原因,这才叫科学,我们研究的就是为什么会产生引力,研究产生引力的机理,研究物质运动的物理机制,解开自然之谜,而不是用眼睛决定规律,,,,

古人对微观认识肤浅,不知道微观微粒的存在,所以一切都归类于神,比如风神,他们不知道空间有空气作用,解释不了的自然现象,就建立了神学,一切都简单了,都是神规定的,是神安排的,,,,神的力量,,,

现代高能物理学知道了高能粒子在空间的运动状态,空间物质微粒都在不停的碰撞,做热振动,物体表面都受到空气分子的碰撞,空气分子对物体表面产生挤压,这就是大气压,我们感觉得到吗?那么光子对我们的挤压碰撞你能感觉得到吗?

所以在物理学那种四大基本力是物理现象,而不是实际存在的力,也就是一种表象,是微粒相互作用的结果,而不是象他们说的可以穿越时空,能够脱离物质本身而隔着距离就可以作用于其它物体之上的力,,,,这些东西完全是可以通过悟性就能解决问题的,为什么我们的人们就是不善于利用自身的悟性去判断事情呢?为什么不敢相信自己的悟性,而一味追求科学权威人士的神话呢?


分享到:


相關文章: