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《物理中,人们曾经以这样形象理解空间概念》

2020-12-29  昵称32901...

牛顿出现之前,开普勒是第一个将太阳系中行星运动,较合理与数学中逻辑联系在一起的天文学家。哥白尼是较系统论述地心说错误的天文学家。可以说之前人们很少将太空与地球表面空间统一去考虑。物理基本以地球表面空间物质运动状态为主,天上星星是与地表空间不相干的天文学范畴,在思维逻辑上太空空间是与人类习惯的地表空间分离的;就象有说天空如口倒扣的锅,有人认为那是天堂,神仙居住的地方;总之,空间概念就是指地表空间,表达为距离、面积体积以光信息呈现出来可观察之“象”;最广阔的是天空,二是海洋,三是山川平原。人们在看得见范围内直观理解,如有疑问,就去直接观察,以眼见为实的形象把握为主。

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哥白尼与日心说

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开普勒定理

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开普勒苦行僧般对天文执着研究

牛顿力学出现后,人们理解的空间和时间是固化在周围永恒不变的,这就是绝对空间概念。人们终于将地表空间与太阳系空间联系统一起来,人类思维活动开始以广阔的太空观来考察物体运动变化,并与地表空间物体存在变化规律联系在一起思考。但空间被赋予“钢性”属性,即不可压缩、不可扭曲,整体统一;空间是个巨大舞台,物理是研究舞台上物体运动变化所呈现出象的数理关系,即规律。所以物理是以时间和空间的绝对确定性,去寻找确定状态下的确定性规律表现。如果不能把握变化规律,一定是还存在确定性原因,确定性没被发现认识到,隐含在我们认识之外;其实这就是因果关系,物理以研究发掘确定性因果之间关系,并用知识安排这种关系达到实用性目的。牛顿力学在发现太阳系未知行星,以数学模型与实际观测间数据差异,以理论先于观察预测结果去指导方向,获得巨大成功;人类在牛顿给定的空间概念里,又结合生活经验感知,将空间相当然看作是如同地表人类的巨大建筑,其中容纳着静止或运动变化的物体。这导致人类在意识上可对宇宙认知达到穷尽一切倾向,因为这个空间观明显参数是有限存在,当然能够用数学逻辑将一切表达清楚。

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牛顿是一位多科学成果的巨人

爱因斯坦通过对时空的再理解,以狭义相对论表达了时空可塑性,尺缩和钟慢效应就是将“钢性”绝对空间变为塑性空间。又建立了广义相对论,用来描述物体在空间运动关系。但这个空间状态很难想象,所以就形象比喻成空间平直,物体存在会使空间凹陷。如果静态观察,空间就象平静的无尽海面,星球存在处海面就凹陷成没有旋转却凹陷的旋涡。爱因斯坦的空间与时间不可分,归为时空,所以空间是平直与凹陷存在的运动态。其实这样空间就成为无限多平层,再加上时间因素,是什么样只能脑补了,有点类似平行宇宙,或平行楼层构造的旋转时空宇宙。爱因斯坦空间是物体与空间分离的两部分,物体是通过空间作用存在变化形态的,这只是形象上理解,并不是广义相对论表达出来的;如黑洞的预言,理论上是高密度引发的光量子被捕获极限,那么黑洞外空间就必须弯曲收敛归向极高密度物质中心,形成空间奇点;不过方程解表达的是个视界边界。牛顿空间是绝对“钢性”,所以物体间作用只存在物体之间,万有引力是物体占居空间存在,只发生在两物体之间,与空间无关,空间只是舞台。如果用牛顿力学看黑洞,只有物体间引力关系;相对论看黑洞要看空间变化,但视界之外走向黑间的空间形态就不可知了,量子力学站出来解释信息守恒,进入黑洞的物质信息被贮存,不会丢失。

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他们代表着一个时代科学发展的巅峰

然后就是量子力学,它研究的是微观世界,人们发现微观世界形象上很象宏观,重子象恒星,电子象行星,尺寸比例上空间也很空旷,但我们不再能亲身感受,只能通过电磁测量出象的表现经过转化为量化的数据推测具体情况,所以数学模型要好过形象描述。这就是为什么量子力学都是场的方程关系。量子力学发展过程,再次重复了牛顿力学的预言成功案例,不过这次是对新粒子的发现。量子力学不同凡响的成功,微观空间成为场的存在,但如果在宏观上建立引力场,数学理论上完全可以,没有引力子,命名个放置在那儿就可以了;不过爱因斯坦将引力剔除了,这才是最大麻烦。量子力学认为真空是虚粒子涨落空间,解释了真空冷焊;真空是量子波动的场所。不过引力波被证实,好象人们又看到一丝以太存在的希望;假设以太不存在,空间弯曲究竟是什么弯曲了?弯曲的空间在真空中传导就是引力波,真空中把粒子、电磁波、虚粒子、零点能都拿掉,引力波还能传导吗?如果能呢?量子力学场的概念没法推广到宏观天文空间,引力子不存在,这可能有个缺口,让人会问:量子力学微观上场的做用是粒子交换有多少是合理性?可见空间概念是如何量化出的模型,量子力学和广义相对论都无法进一步再接近空间本质加以说明,意识对宇宙空间认识表现出阶段性成果很明显。

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空间大爆炸中宇宙诞生演变

现代天文学观察进入太空,在多科学手段研究下成果繁多,恒星与星系演化、各种能量谱系分布,给了我们宏观宇宙质能分布空间格局,空间来自于早期扩张,并且还运行在膨胀过程中,星系间总体相互远离,各星系内质能变化又多样不同。但仍无法回答空间究竟是什么。

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引力波产生来源于大质量星体对空间扰动

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宇宙背景噪声分布隐藏着早期星体密秘

人类对空间的理解远未结束,空间本质是什么?为什么会膨胀?微观上空间和宏观上空间,是同性质?还是不是?量子力学的场是空间吗?如果仅是空间的一种表现呢?爱因斯坦的空间呢?是另一种空间表现?还是两种方法描述的同一个空间呈现出来两种空间的象?要真有平行宇宙就好了,虽然量子力学中有部分人认为有,但他们如何能证明不是用人类意识上认知想象手法去处理模型带入的呢?因为一个无法描述波动态,用几个可能确定态,平行在一起叠加,就是以现有方法简化处理问题(仅指量子力学中平行宇宙的想法)。

未来该如何理解空间呢?我们应该认识到,宇宙中的空间,与意识上建立的宇宙空间,永不会是同一个;人类运行的只能是意识上空间的模型,就象用计算机模拟空间一样,借用计算机将意识上建立的空间形象显示出来,再进入意识斟酌判别修改。真实的宇宙空间,我们只能在认知上无限贴近,认知意识不会与空间真身重合;很简单,意识上认知是截取信息建立起来的,不能奢望截取它真身,因为做不到,但人类就是喜欢沉浸在意识脱离实际幻想中,认为什么都能做到。

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