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大统一理论的基础应该是“质点与场的二象性”

(2010-10-13 03:56:50)
标签:

大统一理论

质点与场二象性

科学新知

理论基础

世界观

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科学哲学

分类: 探索宇宙

大统一理论的基础应该是“质点与场的二象性”

马海飞

(http://blog.sina.com.cn/gfis 20101013)

牛顿建立了一个统一的理论——万有引力定律。从而能够把地球上的自由落体运动和宇宙空间中的天体运动统一起来加以解释。关于电磁现象人们也总结出了相应的电磁场理论实现了电与磁的统一。后来,一些科学家们就试图在不同的物理学规律之间再找出更基本的规律,解释更广泛的内容,最终建立起一个“大统一理论”,但是好像进展很不顺利。

如果要建立一个统一的科学理论,那么,这个理论就必须建立在所有自然现象所共同具备的性质上。也就是说首先要有一个统一的基础,才有可能建立一个统一的理论。例如,人类把生物分成动物和植物,就是因为所有的动物都具备共同的特有性质,而所有的植物都具有植物共同的特有性质。如果要把动物和植物统一起来,就必须找出它们之间共同具有的特有性质,并以此为基础来统一他们。同样的道理,如果要建立一个大统一的科学理论,这个理论就必须建立在所有物质现象都具备的共同性质上。从现有科学研究的结果来看,这个共同性质就是“质点与场的二象性”或者叫做“实体与场的二象性”,而不是某种具体物理现象所具备的“物理特性”。宇宙中的任何自然现象都离不开质点与场的二象性。物质本身就是由代表质点的“质量”和代表空间场的“质量场”这两个基本属性构成。电荷与电场(电波),声源与声场(声波),光源与光场(光波),都表现出了质点与场的二象性。所谓的四种基本相互作用也都是建立在质点与场的二象性基础之上的。但是,这四种基本力之间存在着本质的不同。就象我们无法用表面的共同特性把鲨鱼和鲸鱼统一到鱼类或是哺乳类一样,我们无法把弱力、强力和电磁力与重力统一起来。因为虽然表面它们都是力,但实际上重力是与其他三种基本力在本质上完全不同的力。其他三种基本力是原因力,而重力是结果力[1,2]。其他三种力是维持物质形态的“结构力”。而重力则不是结构力。重力来自物质的基本属性,而不是来自某种能量[3]。物质的基本属性就是质量和质量场。因此,重力形成的基础也是“质点与场的二象性”。所以,只有在质点与场的二象性基础上才有可能把四种力统一起来。

质量是物质运动现象的主体,质量场在空间中携带所有与质量有关的信息。电荷是电的主体,电场在空间中则携带所有与电荷有关的信息。电场传递的是电的特性,对质量不起任何作用。质量场携带的是质量的特性,对电荷不起作用。所以,用电的特性或用质量上的特性来统一它们都是不可能的。不过,虽然它们之间在上述物理特性上不同,但是,它们之间仍然存在共同之处,这就是它们都具有质点与场的二象性。这就是把它们统一起来的基础。实际上,库仑定律和万有引力定律计算公式极其相似的事实所反映出来的就是它们的在“质点与场的二象性”上的一致性。

牛顿的所有物理学理论几乎都建立在质点的基础上。后来爱因斯坦则是把他的理论建立在场的基础上。由于他们的理论在基础上都存在片面性,因此都有些道理却都不完善。虽然质点和场都表现在同一个物体上,但是,他们在物理学的表现形式上却完全不同。例如,就运动而言,质点的运动是线性轨道式的,而场的传播则是球面场式的。我们经常看到有人用光速与光源运动速度之间不可叠加的现象来解释光速不变现象。实际上这种解释是错误的。光源是以质点形式运动,而光的传播是场式的。它们二者是不能放在一起用简单的加减法原则对待的。质点的运动速度取决于受力情况,而场的传播速度取决于介质。质点在某一时刻只能存在于某一点上。而场则可以同时出现在一个相当大的空间中。所以,把牛顿以质点为基础建立起来的理论运用到场上当然就会出现问题。同样,如果用场的理论来解释质点现象也是行不通的。现在我们知道了万有的“质点与场的二象性”,这样,只要把质点与场统一起来共同作为基础,就基本上已经形成了大统一理论的框架。大统一理论虽然就这么简单,但是仍然无法通过建立一个简单的“大统一公式”来描述和预测宇宙中的每一件事情。不过,我们可以用一个简单的图像来表现这个大统一理论。如图1所示,宇宙中的所有现象都可以统一到这个图形中。

大统一理论的基础应该是“质点与场的二象性”


1、质点与场的二象性示意图。中心的黑点表示质点,周围的阴影表示场。质点和场都是三维的。因此,场的形状实际上是一个球形。图内没有表示场的密度特性以及任何其他定量的内容。这个图形表达的是理想的静止状态下的情形。当质点处于运动状态时,场的形状可能会发生相应的变化。

 

“质点与场的二象性”不仅可以统一物理学理论,而且也可以统一宇宙中的所有现象。宇宙中的任何现象都由两个部分组成,其中一个是主体,另一个是信息。主体就相当于质点,信息就是场。例如一个人的身体是一个主体,这个人的长相、言行举止和思想观念等所有可以通过空间传播的部分都是他的信息。信息可以同时传递给地球上不同位置的人,但是,作为主体的身体却只能在一个位置上。一个民族也是一个主体,这个民族的文化和他们特有的习惯,人们长相特征等都是信息。其实“场”的本质就是主体的信息。或者说主体的信息总是以场的形式反映在空间中并传递给它的受体。宇宙中的任何现象都不例外。这个大统一理论将可能会改变人类的世界观。

 

参考文献:

[1]“原因力”与“结果力”的本质不同 - 对物理现象中“力”的重新认识 http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a266370100k7h6.html

[2] 对两种性质不同的力的解释 http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a266370100lcwa.html

[3] 重力的本质是什么? http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a266370100l0uw.html

 

本文引用地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a266370100m3q4.html

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