未来有没有可能出现某种超级理论,让现有的物理理论崩溃?
时间:2022-07-07 07:04:09 来源:科普之家 作者:时空通讯 栏目:头条 阅读:30
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要说明白这个问题很简单,首先要弄明白现在物理理论的基础是什么。就像一栋高楼大厦,你如果能够把基础破坏掉,楼房不久倒塌了?
现代物理学理论的基础是什么呢?主要有两块基石,一块是爱因斯坦的相对论,一块是量子力学。只要找到这两块基石里面某种最重要参数是错的,这两个理论就都会倒台了,人类就会陷入迷茫之中,失去方向,所有的理论基础都需要重建。
光速常数是这两个理论的最重要参数
爱因斯坦建立的相对论,分为狭义相对论和广义相对论。而狭义相对论的立论基础是光速极限和光速不变原理。虽然光速极限只是爱因斯坦当时的猜想,但经历了100多年科学界无数的观测发现和实验试验,都证明是正确的,无一例反证。
所谓光速极限,就是真空光速是宇宙中物质运行速度的天花板,凡有静质量的物体运行速度都无法突破这个天花板,一个基本粒子也不行。这个天花板速度是299792458 米/秒。
光速不变原理就是在任何惯性系或惯性参照系中观察,光的真空光速都是一个常数,不随光源和观察者的相对运动而改变。因此,光速成为爱因斯坦所有理论中的一个常量,代号为字母“c”。
在爱因斯坦相对论所有的理论公式中,都少不了光速“c”这个常数。如质能方程为:E=MC^2,这里面的C就是光速;在广义相对论的核心~场方程中,也少不了“c”这个常数。场方程表述如下:
量子力学是物理理论中研究微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质、原子核、基本粒子结构和性质等基础理论,与相对论一起构成现代物理学基础理论。
量子力学与相对论分道扬镳的原因,是上世纪哥本哈根派发现了微观世界与宏观世界遵循的规律不一样,在量子世界存在不确定性原理等概率性,必须用波函数来描述。哥本哈根派在与爱因斯坦经典派的争论中逐步胜出,从而自成一派,被公认为量子力学的正统思想。
这样,相对论就更多地用于描述和解决宏观世界的问题,而量子力学主要描述和解决原子以下微观世界的问题。横在相对论和量子力学之间的鸿沟就是宏观世界的确定性和微观世界的不确定性。
但自然界是否真的存在微观世界的随机性,至今依然没有最后定论,还是一个悬而未决的问题。而相对论与量子力学这个鸿沟,起决定作用的是普朗克常数。
普朗克常数以J.s(焦耳/秒)为能量单位表述则为:h=6.62607015*10^-34 J·s;若以eV·s(电子伏特·秒)为能量单位则为:h=6.62607015*10^-34/1.602176 634*10^-19eV·s=4.1356676969*10^-15 eV·s。
而推导得到这个结果的过程是受到普朗克辐射定律的启发,普朗克辐射定律中就必须有光速常数“c”,因为电磁波的波速就是光速(下图)。
由此,我们可以认为,只要光速极限和光速不变原理受到冲击而发生颠覆,光速“c”不再成为“常量”,所有物理理论,包括现代物理学的两块基石都将被捣毁,由此,现代物理学的大厦就会倾倒。
那么光速常数有可能被颠覆吗?
我觉得不太可能。因为现代物理学大厦并不是自从有了现代科学才建立起来的,而是可以追溯到人类开始有智慧以来,也就是猿人时代。
光是我们这个世界最重要的一种存在和现象,可以说没有光就没有一切。而我们看到的所有事物,都是拜光所赐:满天的星斗,世界的五彩缤纷,都是因为有了光。现代科学已经观测到130亿光年外的天体,也是因为光。
之所以说这个天体在130亿光年以外,就是因为光是有速度的,这个速度就是真空光速,299792458 米/秒。人类能够看到的任何事物都是依靠光来传播的,光不是即时传递的,而是有速度传递的,这样我们看到的任何事物就都是需要延时的,也就是滞后的。
距离我们1米远的事物,我们看到时已经是过去3亿分之一秒的事物;人们看到月球上的闪光,已经是1秒钟前的闪光,因为月球距离我们38万多公里,而光速是每秒约30万公里;看到1光年远的天体,就是1年前的样子,因为这个天体之光已经走了1年才到达我们的视网膜。
所以1亿光年的天体或130亿光年以外的天体,就是1光年或130亿光年之前发出的光,因此我们看到的也就是1年前或130多亿年前的样子。按照真空光速,1光年约9.46万亿公里。
这样,如果真有一个超级理论否定了光速极限或光速不变原理,比如发现光并非天花板,这个世界有比光速还快的物质传递速度,那么我们看到的一切都变得不确定,因此从猿人时代记录的历史都变成了扯淡,这可能吗?
所以,我认为这种“超级理论”是不可能出现的。当然未来会有很多新的发现和突破,也可能有些理论颠覆了现有理论,就如相对论修正和发展了牛顿的经典力学,但所有理论都不可能是什么“超级”,都不可能否定人类经历几百万年已经认识到的最基本自然规律,比如光速极限和光速不变定理,否则人类文明就无法延续。
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