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影子就是物质

 ThinkfunQd 2025-05-24

      物质是真实的影子,这是柏拉图在其著作《理想国》中的哲学观点。书中讲了一则“洞穴寓言”,是说一群囚徒被关押在洞穴中,只能看到洞壁上火光照耀下形成的影子,他们将这些影子当作现实,只有当囚徒挣脱枷锁走出洞穴,看到真实世界的一切后,才明白影子只是映像而已。隐喻我们肉眼看到的世界是一种虚幻的表象,不要人们过度沉迷于所谓现实之中。佛家有梦幻泡影之说,道家有庄周梦蝶故事,看来东西方的智慧是相通的。现代从一般观念看,影子就是光线照射到物体上,被物体遮挡从而形成的较暗区域。我们知道宏观物体被光线照射时,影子就会出现。但肉眼看不到的微观粒子有没有影子呢?其实也是有的。如果把原子放大到太阳系那么大,里面一样很热闹。如果能把太阳系看成原子那么小,地球就会像原子里面的电子,也一样具备波粒二象性。早在2012 年,科学家就通过用激光照射单个镱原子,首次捕捉到了原子的影子。现代科学证明,乎所有宏观和微观的物质在光线照射下都会产生自己的影子,因此影子也是一种客观存在。

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     大家知道了,光源照射物体会产生影子,那光源本身有没有影子呢?如果光源本身也是障碍物,那它会不会产生影子呢?其实也是会的。常见的光源,例如火焰,就是可燃物质被高温气化后形成的高温等离子体。由于火焰本身会阻挡一部分光线穿过它,因此火焰也是有影子的。但由于火焰本身就是光源,一般情况下人们用眼睛很难观察到火焰的影子。这时候,就需要比火焰更强烈的光源照射火焰才可以看到火焰的影子。由此可见,光源能量不同层次也就不同,弱光源在更强光源面前,也就成了被照射的普通物质。我想能量更强的光源层次就会更高,能力也会更强,这应该就蕴含着 “人外有人”的道理吧。

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      影子是否有“重量”呢?实验证明,当某个物体的影子投射到另一物体上时,被投射的物体会出现重量减轻的现象。要解开影子的奥秘,关键在于理解光的本质。光具有“波粒二象性”,它既是电磁波又是粒子,即光子。尽管光子本身似乎没有静止质量,但其高速运动的特性,使得它在投射到物体上时,会对物体施加一个力,就是光压。17世纪初,天文学家开普勒在研究彗星尾巴的形成原因时,就首次提出了光压的概念。当彗星接近太阳时,其表面燃烧所产生的尘埃和气体被太阳风(即带电粒子流)和太阳辐射的光压共同作用,形成了反向太阳的尾巴。因此,当影子投射到某物体上时,该影子区域的光子减少导致推力减小,进而使物体表现出重量减轻。这种微小的变化,在日常环境中难以察觉,必须借助精密仪器才能测量。但如果我们把一个微小物体暴露在非常强烈的光线下,比如激光束,那么光压就会非常明显。现在科学家可以利用激光束来捕捉空中的微小物体,并能操控它们的运动。
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     影子是否有厚度呢?可能大多数人都不会相信影子也有厚度,甚至认为影子是二维物质,但影子的厚度客观存在。由于光压的存在,这时候光线的投影面就会发生轻微“变形”,会凹进去一个几乎可以忽略不计的厚度——那么相应地,由于影子部分没有受到那么大的光压,就会相对凸出来一个很小的“厚度”。科学家们通过光压计算公式测算,影子的厚度大约是几百兆分之一米。这个厚度宏观上看起来微乎其微,但在微观量子领域看其实已经很大了,里面可能就可以隐藏很多的不可探测的物质。根据东晋干宝的搜神记》记载:“...其名曰蜮,一曰短狐,能含沙射人,所中者则身体筋急,头痛、发热,剧者至死。”就传说有一种叫蜮的动物,能在水中含沙喷射人的影子,使人生病。大家想一想,如果影子本身有一定的厚度,可以隐藏微观物质,说不定就有人的魂魄隐藏其中。这么“含沙射影”的传说也就不是什么不可理解的事儿了。
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     影子物质的概念最早是由华裔物理学家李政道在1957年提出,他认为除了我们所知道的四种基本相互作用(强、弱、电磁和引力)之外,还可能有第五种,但它只在影子物质之间起作用,而对普通物质无效。影子物质与我们熟悉的普通物质有着相似的结构和性质,但它们之间几乎没有相互作用,只能通过引力感应对方的存在。这种物质被称为影子物质,影子物质的提出是为了解释宇宙中暗物质和暗能量的存在。根据李政道的理论,宇宙中约95%的成分是由暗物质和暗能量组成,而剩下的5%才是我们熟悉的普通物质。
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      1957年31岁的李政道因“弱相互作用下宇称不守恒”的发现而与杨振宁共同获得诺贝尔物理学奖。2008年10月12日李政道先生在“纪念望远镜发明400周年科学大师讲演会”上讲演的《以天之语,解物之道》中讲过如下的文字:'.....现在我们知道,在我们“大爆炸”(big bang)宇宙中像我们这样的已知物质的能量只占总能量的5%,此外暗物质的能量占25%,暗能量则占70%。这是很奇怪的。什么是暗物质,我们不清楚,什么是暗能量,我们也不清楚。像我们这样的物质也就是已知物质,是由电子、质子、中子和极少量的正电子、反质子构成的。暗物质不是我们这样的物质。通过天体间引力场的测量,可以推理算出,暗物质的能量约是我们已知物质能量的5倍。不仅如此,最近几年通过哈勃望远镜发现我们的宇宙不仅在膨胀,而且是加速地膨胀。膨胀的原因是因为有负压力。这个负的压力,就是由于有暗能量的缘故,而这负压力是爱因斯坦较早提出来的。这个负压力就是暗能量,它占我们已知的物质能量的14倍。2004年我发表了一篇论文,探讨暗能量的来源,观念是“天外有天”。什么是天外有天呢?我认为,暗能量的存在,很可能说明在我们的大爆炸宇宙之外,会有更多、更多的宇宙。'    由此看来,伟大科学家们的思想都非常开阔,李政道先生深刻地理解了“天外有天”的概念,也知道了我们所在的这个宇宙并不是整个天体中唯一的宇宙,更不是最大的宇宙。作为一个现代科学家,这是多么了不起的观念啊!
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     影子不属于气态,固态,液态,等离子态这四种状态的任何一种,我想可能影子也是暗物质或者暗能量的一种吧(开个玩笑,因为本文并非科普,只是个人对真理追求过程中的一些思考)。我猜测“暗物质”可能一点也不暗,只是我们现在的科技手段暂时还探索不到,说不定那边比我们还光明呢!一言以蔽之,影子其实就是物质,我想随着科学的进一步发展,科学家们终将以无可辩驳的事实予以证明。因为任何伟大的发明或发现都大大突破了前人的观念和认识,只有敢于突破原有理论框架,科技才能不断进步。李政道研究所副所长叶庆好曾说,正如上世纪物理学界的“两朵乌云”发展出了对当今社会影响深远的狭义相对论和量子力学一样,探索当今物理学界的“两朵乌云”(指暗物质与暗能量)也有望产生颠覆性突破。

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     以前科学家们根据爱因斯坦的相对论推测,如果光速固定且不可超越,那宇宙的边界就不可能超过138亿光年。可是,现在的天文观测发现,宇宙的边界不仅突破了138亿光年,而且远远超过了这个数字,至少达到了465亿光年。科学家们发现,宇宙的爆炸速度远大于光速,宇宙膨胀产生的空间大小和光速并不相关。在宇宙爆炸膨胀产生的空间里,星球也会随之快速移动。打个比方,就好像现在地球上跑的最快的运动员是博尔特,他能以每秒10.44米的速度奔跑。可我们知道,地球在以每秒30公里的速度围绕太阳公转,所以在太阳系范围内,博尔特的速度就会达到每秒30公里。科学家们又观测到,太阳系的全体星球包括地球在内,均以每秒220公里的速度围绕银行系中心旋转,那博尔特的速度就又会达到每秒220公里;随着天文学的发展,科学家们还发现银行系所在的室女座超星系团在以每秒600多公里的速度向着“巨引源”运动。这样看来,博尔特的运动速度又会超过每秒600公里,这可能还不是尽头。我想生命有限、智慧有限、能量有限的人类,依据在地球上近几百年来所发展的现代科学,永远也不可能探索明白全宇宙的奥秘,因为这个宇宙实在太久远、太宏大、太玄妙了。
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