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时间,空间,能量究竟是什么?科普

2018-03-09

不管你学过中学物理还是大学物理,更或许你在从事科学研究。如果要弄清物理学的本质,还是诚恳地希望你能认真读完这篇文章,要搞明白这其中的脉络还是得费一点功夫的。


如果我现在问你,物理学是什么?我想你会懵逼。你或许会认为,物理学就是研究声,光,热,电,力等自然现象的一门学科。但是我想说,这是一种很肤浅的认识。本文的推理:物理学是量化物质运动的一门学科。


我们从最简单的声现象出发。我们知道声音的产生是由物体的振动导致的,然后以机械波的形式传播开来。机械波的传播需要的是固液气形态的介质。事实上,不管是固液气态,它们都是物质,都是由基本的原子,分子等微粒构成,机械波的本质就是微粒之间的运动传递。也就是说一部分微粒先被振动起来,此后微粒们再一个“碰”一个传递下去这种振动,导致系统内所有的微粒都运动了一遍,这样机械波就传递下去了。可以说,声现象是基于物质的存在!


那么再来看看光现象。其实咱们说的可见光属于电磁波,电磁波可以传递能量和信息。你现在试想为什么太阳光可以照暖大地?其实也就是说光可以传递能量。光的本质就是光子的运动,当太阳射出无数个光子抵达到地球大气层时,这时候光子自身的波粒二象性的运动会撞击大气中的气体粒子,从而带动地球大气中原子和分子的运动。也就是说光子的运动碰撞到了大气中的微观粒子,微观粒子被碰撞之后,运动也变得更加剧烈。而温度的本质就是在体现微观粒子运动的剧烈程度。光子碰撞了大气中的微观粒子,它们的运动变得更加剧烈了,整个大气的温度就上去了。其温度的本质只是描述物质运动的剧烈程度而已。温度是建立在物质存在的基础之上的!


那能量是什么?其实能量并不是真实存在的自在物,它只是人们为了描述物质运动而发明出来的一种量化工具而已。比如热能,核能,风能,电能等等分别都在反映着微观粒子(原子,电子,分子等微粒)运动的某种程度而已。


为什么各种形式的能量可以相互转换,其本质原因无非就是能量只是微观粒子运动的一种量化形式而已。所以能量也是基于物质的存在!


那时间呢?大家想一下,如果世间万物都全部静止,包括原子,电子,中子,质子,夸克的都完全静止了。千年,万年,亿年都过去了。那么宇宙中所有物质还是原来的面貌,宇宙中大到恒星和黑洞,小到电子和原子永久都不会发生丝毫地改变。任凭所谓的时间再怎么流逝,物质形态全都是最初的模样。那么时间还有意义吗?所以时间也是对物质运动的某种形式上的度量。所以时间也是基于物质的存在。


最后的问题就是空间了! 这个问题有点抽象,你试问一下,没有物质存在的空间有意义吗? 你或许会认为,真空不就是没有物质存在的空间吗? 其实不然,真空存在的意义在于衬托,正是因为真空和囊括了物质存在的空间进行了对比,才烘托出来真空存在的意义。要是宇宙中毫无物质,真空就没有存在的意义了,空间也就没有意义了。其实这就是宇宙大爆炸之前的样子,因为没有物质,所以就没有空间。空间因物质的存在而诞生。所以空间也是基于物质的存在!


看到这里,你或许就明白了吧!整个物理学研究的就是对物质运动的度量。物质的运动才是绝对的,所谓的静止只是相对于参考系才体现出来的。


(来源:科学认识论)

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