关于物质的不同观点

天文科普
20年10月10日
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我是好人

关于物质的不同观点
西方人的常识观点总是认为，归根结底，世界上只存在两种事物：物质和空间。物质占据空间并在其中自由运动，而空间是原始的实在，是一种背景或一种容器，除非它被填充以物质，它几乎不能享受自身的实体性。
这一常识概念可以追溯到古希腊的唯物主义，它也是牛顿物理学的主要支撑点。在爱因斯坦相对论宇宙中这一概念得到了彻底地修正，在玻尔和海森堡的量子世界中也经历了类似的修正。现在，它也许又要再一次被重新思考。
新科学的准总体图景提出了对关于实在本质的这一基本假设的进一步修正。我们不应该再把物质看作是第一位而把空间看作是第二位的，我们一定要把第一位的实在授予空间，或占据空间的场。
正如我们已经看到的，物质最好应看作是空间的产物，或更为确切地说，看作是充满空间的真空零点场的产物。存在于这个世界中的表面上是固态的物体和组成我们身体的肉和骨头都不是由我们适当称之为“物质”的构件块构建而成的，我们把它看作是“物质”的东西（科学家把它看作具有质量，并具有惯性和引力等有关特性）是在这种弥漫于空间的场的深处发生微妙相互作用的结果。在新的图景中，不存在“绝对的物质”，只有产生物质的绝对的能量场。
物理学家知道，在超小的尺度上，“物质”实在蒸发了：作为孤立的或可以孤立出来的实体的粒子不再存在了，只存在它们嵌于其中的夸克和量子场。夸克只能以集体形式存在于强子之内，它们不能相互分离开——它不可能产生夸克气（gas of quarks）。因此，构成实在的“物质”部分的原子和分子最终是作为它们自身不可相互分离的夸克的种种不同构型存在的——是作为在基础的能量场之上生成的虚幻模式而存在的。所以，物质物体是充满空间的真空能量场的凝结或临界结。
这一新图景还没有渗入到大多数科学家的思维中。如果物理学家是意见一致的，他们就应当把光子和电子以及其他量子粒子看作是超流体空间中（更精确地说，是在量子真空零点场中）的凝固起来的夸克流。但是，甚至粒子物理学家在克服标准观点（认为光子是越过空间向象屏和镜这样的技术仪器［例如在著名的双缝实验中］前进的一种映射）时也遇到了困难。实验仪器被简单地认为是由非常精确的实体构成的，在其中光子以不同的（经常是非常令人迷惑的）方式碰撞它。原始实在保留了运动的粒子和实验仪器的物质基础，而存在于它们之间的空间，尽管认为是充满着量子涨落，但仍被认为是处于第二位实在的状态。
然而科学家们再也不认为光子和电子是越过空间映射在屏或镜上的分立的实体了。在物理实在的真实图景中，甚至屏和其他实验室仪器都被看作是作为基础的真空能量场中的量子化波。当科学家测量光子和电子时，他们是在测量这种场中的波构型；当他们在进行量子实验时，就是在一组静态波（即科学家本身）和另一组传播的波（即电子和光子）之间进行相互作用。
尽管这种图景看起来把常识给本未倒置了，但进一步考察，它实际上比当代物理学的标准概念更接近关于实在本质的日常假设。例如，量子场不再是仅用来描述潜能的纯粹的观念实体，它们是把真实世界粒子和物体相互关联起来的物理上的真正实体。这样，使物理初级班的学生感到吃惊的抽象就不再有了：光和引力并不是在虚空的空间中游荡的幽灵般的波；时间和空间不仅仅是一种爱因斯坦式的几何，而是一种基本的物理实在，它是充满物质的空间，是可以被扰动的一种能够产生构型和波的满载的介质。光和声音是这一连续能量场中的旅行波，桌子和树，岩石和燕子，以及其他看上去是固态的物体，是其中的静态波。
看上去这一最新的图景似乎重新证实了最古老的洞察：空间是物质的创生之源的神秘观点很接近真理。在东方，这一观点要追溯到 5000 年或更长时间以前。根据古印度的预言家的观点，空间并不是作为孤立的实在的物质事物进行冒险的一种简单框架，它是一种永恒的实在，是与气、火、水、土同样真实和显而易见的一种微妙的物质。这一观点也反映了某些当代印度哲学家的思想，例如，G·克利希那（G.Krishna）说，可见世界的能量来源于从创造性潜能继承下来的最初能量。宇宙就像有冰山点缀着的一个无边无际的海洋，宇宙海洋弥漫在时空中，它是所有事物的基础。这个海洋是我们感觉所不可及的，但是巨大的冰构形（在作为基础的水中变换表象）是可以感知到的。当我们通过感官观察世界时，仅仅看到了冰山；但当我们内在地去观察实在时，冰山就消失了，水在所有方面都被我们觉察到。