在这个正在飞速发展的世界,现在我们经常听到的一个名词,那就是“物理学”。我们如果谈起科学来,很多人最先想到的可能就是“物理”或者“化学”,当然化学不是我们今天探讨的重点。
在正片开始之前,我先向大家抛出一个问题:物理学是什么?
这个问题乍看上去是一个很简单的问题,但如果仔细一想会发现这个问题自己根本不了解。我们先从定义上来说,对于物理学,百度给出的答案是:物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。这个回答或许很多人不太理解,其实物理学就是简要的说明了我们日常生活中的一般规律。
物理学虽然听上去是一个离我们很远的名词,其实我们的生活中无处不用得到物理学。
我们先设定一个场景:今天是星期一,你正要去上班。首先你从床上坐起来,用到了角动量;刷牙时,你用牙刷来回摩擦牙齿,用到了摩擦力;从桌子上拿起杯子要喝水,手拿起杯子也用到了摩擦力;弯曲胳膊时,胳膊肘与小臂形成了杠杆原理……怎么样?是这样吧?其实我们平时站着不动也用到了一个物理规律,那就是我们众所周知的地心引力。
物理学真的存在吗那么如果我们把平时生活中的一个小动作用物理语言来表述的话,会产生什么奇妙的效果呢?
首先你坐到沙发上,感觉沙发很有弹性,这是你身体向下的运动惯量被沙发里的弹簧转化成为了弹性势能储存起来,另一部份则释放出去,随后弹性势能再转化成为动能被释放出来,你就被弹起来了,然后随着身体的下落,大气对你身体的摩擦力会减少部分动量,使得下落时的运动惯量会减小,随后运动惯量再储存的弹簧里,再次释放……等到最后,运动惯量和弹性势能被彻底消耗殆尽时,你就在沙发上停止了上下弹动。
物理学真的存在吗接下来进入我们今天重点探讨的话题:物理学存在吗?
看到这个问题或许你会不假思索的回答:“当然存在啊!”先不要着急,这其实是一个目前非常特殊的话题。
以目前的观点来看,物理学是存在的。
但是或许在某些特定的地点或者情况下,物理学将会变得不复存在。
比如说,宇宙大爆炸发生之前,那时候的事情我们用已知的物理定律就是不可能推断出来的。因为我们目前所说的所有物理定律,都是建立在爱因斯坦相对论的“光速是宇宙最高速度”的基础之上的,一旦违背了这个基础定律,所有的现行的物理定律都将不复存在。
其实目前来说,我们在宇宙中或许也可以找到像宇宙大爆炸之前那种状态的地方。宇宙大爆炸之前是什么呢?很多人现在认为是一个无限小的点,这个点就叫“奇点”,像这样的东西我们宇宙中其实还有很多,就比如我们常说的——黑洞。
物理学真的存在吗黑洞是一类致密的天体,由一颗超大质量恒星(大概在太阳质量的五六倍以上)在死亡之时坍缩形成,体积无限小、质量无限大、温度无限高,在它的中心,或许就是那种所谓的物理学彻底消失的地方。
我在前面所说的“物理学”,其实指的是我们目前掌握的物理定律,也就是狭义上的物理学,并不代表我们宇宙中所有的物理定律。
现在我们来设想一下,在黑洞的内部会有什么现象呢?
首先,肯定就是温度无限高,所有的辐射、任何波段的光都会被压制,降低速度直到零。注意到了没有?此时的光速是零了。为什么要这么说呢?因为现在的光是被关在一个无限小的点里的,在一个无限小的点里按照每秒三十万千米的速度前进,其实也就等于速度为零,因为它所在的空间是无限小的,空间既然都无限小了,那还怎么存在速度与距离这一说?
所以在黑洞里是完全违背光速为每秒三十万千米这一条规定,光速既然都是零了,那还有什么速度能够超越零呢?根本不可能。
所以在黑洞里,我们现行的所有物理定律都将会失效,就比如我们所熟悉的方向,在黑洞里是不存在方向的。任何方向都会重叠在一个点上,此时的空间是无限弯曲的,也就不存在向前、向后这一类的说法。
现在其实很多人认可的超过光速的速度也是有的,比如宇宙膨胀。
这是我们毋庸置疑的一点,因为宇宙膨胀的速度是一定超过光速的。现在前沿的对宇宙研究表明,宇宙在最初的时候是一个无限小的点,然后它在一普朗克时间里从原子大小膨胀到一个高尔夫球大小。这个“普朗克时间”又是什么呢?我们可以把它解释为十的负四十三次方秒,这样其实也很难想象。如果我们把宇宙从大爆炸开始到现在走过的秒数全部计算到一起,也就是一百三十八亿年只见包含的所有秒数统计起来,其实也远不及一秒中包含的普朗克时间多,其实就算我们把一百三十八亿年再翻一倍,一秒中所包含的普朗克时间的数量也比这个数字要多得多得多得多。
物理学真的存在吗回到刚才的话题,其实大家也觉得,一个高尔夫球大小,其实也不是很大啊。但是,如果我们用等比例来放大这个过程,那就大概是宇宙从一个高尔夫球大小又膨胀到地球大小,而且每过一普朗克时间,宇宙都会按照这个倍数再扩大一遍。
很明显,这个速度是明显超过光速的,所以,在宇宙膨胀初期(其实现在也是,因为宇宙正在加速膨胀),所有现行的物理定律都是不存在的。
其实这里也延伸出来一个悖论,既然现在宇宙是在加速膨胀,而且速度远超过光速,那么是不是宇宙中本来就不存在我们现在所说的物理定律?也就是说我们说的物理是不存在的?
如果我们所说的物理是不存在的,那我们又该怎么存在呢?或者我们目前的所有物理定律都是错的,我们在不同的地方需要不同的定律,那是不是又违背了“在空间中物理的存在是均匀的”这个说法呢?
这个问题或许我们这辈子不会知道,也可能人类永远不会知道,但是物理学的探索是永无止境的,毕竟宇宙实在是太大了,人类不知道的实在有太多了,比起如此庞大的物理宇宙,我们人类又算得上什么呢?物理领域还有很多的问题等待着人类去解答,这些问题,就交给我们的明天吧。
物理学真的存在吗
网友评论