球友会

最新动态

深度长文:世界是离散的还是连续的?一场横跨 2000 年的物理学拉锯战!

我们身边的万事万物,到底是由啥拼成的? 是一颗一颗像积木一样的微小粒子,堆出了高山大海、日月星辰?还是整个宇宙本就是一片连绵不绝的 “场”,就像无边无际的海洋,万物只是海面上翻起的浪花? 换句话说,宇宙的本质是分立的,还是连续的? 别觉得这是个无聊的哲学问题。恰恰相反,这是人类科学史上吵了几千年的核心矛盾。 从古希腊的哲学家到今天的顶尖物理学家,没人能彻底给出标准答案。 甚至可以说,整个物理学的发展史,就是人类在 “分立” 和 “连续” 之间反复横跳的纠结史。 这事得从两千多年前说起。那时候没有实验室,全靠哲学家靠脑子想,但两边的结论差得十万八千里。 先看西方。 古希腊有个哲学家叫德谟克利特,这人脑洞特别大。他就琢磨:如果把一块石头一直切一直切,切到最后会剩下啥?会不会有一个小到不能再切的最小单元? 他觉得肯定有。于是他给这个最小单元起了个名字,叫 “原子”,意思就是 “不可分割”。 在他的设想里,整个宇宙就两种东西:原子和虚空。 原子是实心的、不可再分的小颗粒,数量无穷多,在虚空里到处乱飞,互相碰撞组合,就拼成了我们看到的万事万物。 别小看这个想法,后来薛定谔都专门夸过它,说这是古希腊自然科学的萌芽。 为啥? 因为有了原子这个概念,很多逻辑悖论就迎刃而解了,甚至连圆锥体积怎么算这种数学问题,都能靠原子的思路推出来,等于给后来的科学铺了条路。 所以在西方思想里,“世界是粒子拼成的” 这个念头,根子特别深。 差不多同一个时代,咱们中国的庄子,却给出了完全相反的答案。 《庄子・天下》里写了一句特别有名的话:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。” 一根一尺长的棍子,每天截掉一半,永远都截不完。 言外之意就是:物质是无限可分的,世界是连续的,没有什么最小的颗粒。 庄子的思想里,宇宙就像一汪浑然一体的大水,没有缝隙,没有断点。 圣人活着就顺着自然运行,死了就融回万物之中,静的时候和阴同频,动的时候和阳同波,说白了,人和万物都是宇宙这整场里的一部分,从来不是分立的个体。 所以你看,东方的传统思想里,连续的、整体的 “场” 思维,一直占着主导地位。我们讲究 “天人合一”,讲究万物一体,本质上就是这种连续宇宙观的体现。 本来这就是东西方两条思想线,各走各的。但随着近代科学在西方发展起来,“分立” 和 “连续” 的战争,直接从哲学思辨打进了实验室,变成了真刀真枪的科学争论。 最先打起来的,就是我们天天见的,光。 十七世纪的时候,科学界有两位大佬吵翻了天:牛顿和胡克。 胡克这人特别牛,被称为 “英国的达芬奇”,啥都懂。 他发现了胡克定律,还自己造望远镜看月球环形山,用显微镜发现了细胞。在光学上,他观察到了光的干涉条纹,于是提出:光是一种波,就像水波一样,在介质里传播的机械波。 跟胡克站一边的还有惠更斯,俩人把波动说搞得有模有样。 但牛顿不这么看。 牛顿那时候已经是科学界的顶流了,他磨出了反射式望远镜,还发现了牛顿环,其实就是光的薄膜干涉现象。但有意思的是,明明看到了干涉证据,牛顿却坚持光是粒子。 他认为,光是由无数微小的 “光微粒” 组成的,像子弹一样沿直线飞,所以才能解释光的直线传播、反射和折射。 为啥牛顿明明看到了干涉证据,还死磕粒子说? 后世有人猜测,一来当时的波动说确实解释不了光为什么沿直线走;二来牛顿和胡克私人恩怨很深,胡克总怼牛顿的研究,牛顿就故意跟他对着干。 不管啥原因,反正靠着牛顿在科学界的绝对地位,粒子说直接压过了波动说,成了之后一百多年的主流。 本以为这事就这么定了,没想到一百年后,一个叫托马斯・杨的英国物理学家,用一个实验直接掀了桌子。 这就是大名鼎鼎的杨氏双缝干涉实验。 实验特别简单:点一根蜡烛,前面放一张带小孔的纸,弄出一个点光源;再前面放一张开了两条狭缝的纸,最后是一块屏幕。 如果光是粒子,那穿过两条缝的光粒子应该在屏幕上砸出两条亮带对吧?但结果呢?屏幕上出现了明暗相间的条纹,一道一道的。 这就是波的干涉啊!两道波相遇,波峰叠加就亮,波峰波谷抵消就暗,跟水波的干涉一模一样。 按说这个实验结果够打脸了吧?并没有。当时牛顿的威望实在太高了,托马斯・杨的论文根本没人愿意发,还遭到了整个学界的嘲讽,只能自己掏钱印刷小册子。 但真理不会被永远埋没。又过了十几年,又出了个神助攻,泊松亮斑。 当时物理学家泊松是粒子说的支持者,他想驳倒波动说,就拿着波动方程一顿算,算出来一个离谱的结果:如果在光前面放一块不透明的圆板,按照波动说,光会绕到圆板后面,在阴影正中间出现一个亮斑。 泊松觉得这太扯了,阴影中间怎么可能有亮斑?这不正好说明波动说是错的吗? 结果另一位物理学家菲涅尔,真的做了这个实验,阴影正中间,还真就出现了一个亮斑! 这下直接把波动说焊死了证据。泊松本来想打脸,结果成了波动说的神助攻,这个亮斑也被调侃地叫做 “泊松亮斑”。 从这之后

about image