有没有一种可能,我们就是生活在一个原子内?
这种脑洞打开,细思极恐的问题我喜欢,那原子是不是另一个宇宙呢?无限嵌套,循环不止。
通过近代物理学的研究,原子不过是物质结构的层次之一,目前人类对物质结构已经有了大致的认识,从道尔顿的原子论,到卢瑟福的行星模型,打开了人类对原子结构的理解。比如经典的行星模型,就是类比于太阳系中行星围绕太阳运行的模式,假设电子都是围绕原子核沿着固定轨道运行。
虽然随着量子力学的发展,这个行星模型已经过时,人类对物质结构研究,已经进入原子核,再到基本粒子的研究,但行星模型具有近代科学发展的标志性意义,就连行星模型的标志都成了科学的象征,典型的就是量子菌的头像也是采用这个logo。
不过科学还在发展,微观世界确实和宏观世界的运行规律大有不同,量子领域非常奇妙,也许,随着科学的发展,宇宙,原子真的有所对应,真的是一沙一世界,一花一天堂。
科学允许假设以及猜想,连爱因斯坦都说过提出一个问题远比解决一个问题更重要,质疑与假设本身就是科学精神的一部分,然而科学层面的质疑注定要讲逻辑和证据的。
原子论最早可以追溯到古希腊,当时的科学先贤认为任何物质都是由不可分割的最小单位"原子"组成的,然而这一推断直到17世纪和18世纪才被实验所证明,后续的科学家又在发现原子的基础上对原子论进行了改良工作,使其能用来解释一些物理和化学变化。
随着科学的发展,组成原子的原子核以及核外电子陆续被发现,而构成原子核的质子和中子以及更深层次的夸克被发现以后以往的原子论就显得比较落后了。
我们人类认知下的930亿光年直径的可观测宇宙和显微镜下的原子没有任何共同之处,最早原子行星模型中核外电子绕原子核运动还和地球绕太阳运动有些相似,但目前已经是基于量子力学的电子云模型了,微观的原子世界和宏观的宇宙再无相似之处。
一些带有科学元素的脑洞可能会成为非常好的科幻小说素材,但不太可能成为科学家的研究素材,目前的前沿科学研究的那些东西科普难度非常非常大,说句不好听的"前沿科学已经和绝大部分人类的认知脱节了"
如果用凹透镜看是正确的。
我们人类从来都不缺乏想象力,当我们了解到原子是由原子核,以及围绕着原子核运动的电子组成时,通常都会联想到太阳系中的行星和太阳的状态,它们之间看起来非常相似。于是一个大胆的想法自然而然的产生:在一个更大的尺度下,整个太阳系会不会就是一个原子呢?
在原子的内部几乎是空的,在这片相对巨大的空间中,原子核以几千亿分之一的体积占据了整个原子99.9以上的质量。再看看太阳,我们都知道太阳占据了整个太阳系99.86的质量,而如果以奥特星云为太阳系的边界的话,那么太阳的体积与整个太阳系的比例也是几千亿分之一。这些数据似乎也暗示了"整个太阳系就是一个原子"的假设。
那么这真的可能吗?我们是不是真的生活在一个原子呢?本人认为不大可能,理由如下。
能量
太阳是一个天然的核聚变反应堆,在很长的一段时间内,它内部的核聚变反应都在一个受控的状态。因此太阳可以稳定、缓慢的向外辐射能量,这也是我们地球生机勃勃的关键原因。
而原子核就不一样了,原子核确实是可以向外辐射能量,不过这不是核聚变,而是衰变,而原子核的衰变是不可能像太阳那样稳定的释放能量,更恐怖的是,当原子核发生β+衰变的时候,会发射出正电子,正电子即普通电子的反粒子,它会与核外电子中的一个产生湮灭现象。
那么如果说太阳就是原子核的话,它可能也会时不时的发射出一个"反地球"、"反火星"?显然这是不可能发生的。从这个角度来看,太阳和原子核有明显的不同。
运动
太阳系中的各种天体,都是沿着一条特定的轨道围绕着太阳运行,它们的运行轨迹是连续性的,通过长期研究累积的数据,我们甚至可以精准的预测到一个天体在某个特定时间点的位置。比如说现在的我们,就可以轻松的预测到日食、月食出现的时间和地点。
而在原子里就不是这种情况了,围绕原子核运行的电子,它们的运行轨道是随机的、不连续的。我们根本不可能预测到电子在下一个时间点会出现在哪个位置,只能通过不断的观测来统计在原子空间中,电子在各个位置出现的概率。这里可以简单的理解为,在一段时间内,电子是以一种"概率云"的方式弥散在原子的核外空间。
再宏观一点来看,太阳系以大约每秒230公里的速度,在宇宙空间中围绕着银河系中心做规律的运动,相比之下,原子的运动方式却是扩散和对流。
通过以上的了解,我们知道了太阳系与原子有本质上的不同。但宇宙的神秘并非我们可以想象的,也许在浩淼的宇宙中,确实存在更宏观或者更微观的结构,而对于更宏观的结构来讲,我们真的就是"生活在原子中"。不过有一点可以肯定,我们生活的这个"原子",与我们在微观世界看到的"原子"完全不同!
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有没有一种可能,我们就是生活在一个原子内?
曾经这种理论风靡一时,包括在刘慈欣的科幻小说中都有超级对撞机中高能质子的互相撞击,揭开了微观世界的秘密,却将天"撞漏"了!这是是微观嵌套宏观的一种理论!那么有这个可能性吗?
一、原子就是恒星?电子就是行星?
其实我们早期的微观世界理论确实有这样的描述,卢瑟福的α粒子散射实验,大部分α粒子流都穿透金波而去,只有少量粒子被弹回!
因此卢瑟福认为原子中间绝大部分空间都是空的,原子核就在中间!据此建立了卢瑟福的原子模型!
上图卢瑟福和波尔的原子模型,电子都在各自的能级轨道上运行,和现代天文理论中的行星轨道模型是非常相似的,而且原子核也几乎集中了所有质量,太阳系中的恒星也占据了整个太阳系99.86%的质量,因此从某些理论上来看,似乎还真能一一印证?但随着人类对电子在原子核内运行模式的认识,我们逐渐认识到这种理论是错误的!
因为电子运行的位置和速度无法同时测定,这就是后来被成为海森堡不确定性原理量子运动,因此正确的原子模型就是中心为原子核,周围是电子云模式的原子模型!难道我们就生活在无法听是测定位置和速度的电子上面?这显然是一派胡言!
二、假如我们生活在一颗原子内?
这将会发生一个可怕的后果,因为各位肯定发现了我们的世界也是有原子组成的,那么请问是否会有一个无穷的世界在中间循环?还是相信刘慈欣科幻小说中描述的:我们的宏观世界嵌套在微观之中,对于微观的了解会从我们最外层的宇宙开始,一次嵌套,解决问题了?
《三体》中关于高维空间的理解,可以将一个质子展开到11维状态,然后在这个条件下蚀刻三体人所需要各种电路进去,达到想要的功能后再降维到三维状态,即一颗质子!但它可以在任意位置做高维展开,以达到所需要的目的!
但事实上却不会发生,因为我们的宏观世界并没有量子效应,日常占统治地位的仍然是牛顿经典力学,即使是相对论时空弯曲等也只需在特定的场合引用下即可,原子内的世界与我们息息相关,但却是倒置的!
三、世界是宏观的
我们的世界是宏观的,但却有无数的微观世界所组成!无数不确定的量子运动组成的是一个经典力学的世界,无论多少中不确定性的可能,在宏观只能表现一个结果,行或者步行,只能选择一个!好玩吗?当然,各位的脑洞就是个中不确定的因素!
现实中这样的情况不会发生!
有没有可能,我们其实就是生活在一个原子内呢?如果真的是这样的话,那么一个很有意思的事情就会发生,那就是宇宙将会有无穷多个。
如果每一个原子都是一个宇宙,那么原子之内的原子又会是一个宇宙,如此循环往复,无穷无尽,宇宙也就有无穷多个。原子不过是物质的基本结构层次之一,目前人类对于原子已经有了基本的认识,最开始人们认为原子核外的电子是在固定的轨道上围绕原子运转的,就像是太阳系中的八大行星一样,各自是在自己固定的轨道上围绕太阳公转,周而复始,无穷无尽。
但是随着量子理论的发展,人们才发现这种理论是错误的,人们发现原子核外的电子不会在固定的轨道上围绕原子核运转,电子在空间各个区域内的出现是随机的,其运转轨道是不可以精确预测的,只可以通过电子云图来描述电子在哪个区域出现的概率比较大,通过这个人们了解到,原子核内的结构跟现实世界中的太阳系是有很大的不同的,所以原子跟宇宙相似的说法也算不上准确。
在人类的认知之下,930亿光年直径的宇宙跟我们在显微镜之下观察到的电子没有任何共同之处,微观的原子世界跟宏观的现实宇宙没有任何共同之处。题目中的这种说法,是科幻小说作家乐于提到的,因为这会有利于他们的创作,但是现实毕竟是现实,无论你愿不愿意承认,原子是不可能会是一个宇宙的。
现代的科学认为,原子是物质的基本组成单位,本来就是不可分隔的,原子也是发生化学反应的最基本单位。如果按照原子是不可分隔的这个定义,那么人类是永远都不可能生活在原子里面的,可能很多看过电影《蚁人》的朋友,认为更小的宇宙是存在的,但是那毕竟是电影,不可以当真,况且根本就没有科学理论加以支撑。所以说,我们是不太有可能生活在原子中的。
相对而言,确实是!
科学需要丰富的想象和猜测,非常大胆的想象,因为科学的本质其实就是一种假设猜测,经过不断验证的假设猜测,说白了,假设之后的验证和证据更重要,如果只有假设和猜测没有验证,与空想又有什么区别呢?
任何结论都是要以事实为依据的,哪怕这个事实可能是错误的,也无妨,这也是科学发展的动力和方向。
再回到问题中,只所以有人会想象"我们有没有可能生活在原子中?"很可能是认为我们的太阳系或者宇宙与原子很像,但真的很像吗?
一点也不像!
最基本的,原子内部的一切并不是确定的,尤其是外部电子,更是如此,电子没有固定的轨道和动量,我们的每次观察都会不同,只能用"波函数"来描述!
而我们的太阳系是可以描述的,是确定的。同时太阳和原子核都可以向外辐射能量,但方式完全不同,太阳是核聚变,原子核是衰变,会产生正电子,与普通物质相遇发生湮灭!
有人还会经常用这种口吻来回击:不要用宏观世界去理解微观世界的一切。但科学家真的没有用宏观世界的理论去衡量微观世界,微观世界有自己的理论量子力学,而宏观世界里有相对论!
所以,我们不可能生活在一个原子内,这是科学研究的结果,虽然科学并不等同于正确,起码在我们认知的范围内是正确的。
最重要的一点,你可以认为我们生活在一个原子内,前提是你需要去证明,而不是让别人去证明"我们没有生活在原子内",事实上科学要已经证明这点,只是你不相信,那么更需要你自己去证明!
科学不是可能,或许,大概等含糊其辞的表述!!!
当人们有了"无限"这个概念后,那末从数学逻辑而言,什么都可以发生,包括题主所问的…我们所认知的宇宙是否之于另一个东西(宇宙)其只是个原子内(那么大)而已!道家(教)讲天人合一,这有两个重点…一是:人是大自然即宇宙(天)的一份子。一是:小宇宙与大宇宙,我们本身就是一个(無限)宇宙。
不要以为上古道家只是在吹水,古人治学相对今时今日的吹水之大风,他们整体上是较十分谨慎而严格的。道家的悟道者之所以这般说,是其实已经熟习了"無限"这个数学逻辑理念。
人为什么是有限亦是无限大的呢?很简单!因为我们之于我们人类所能(迄今)理解的宇宙,我们是有限,这个不用解释谁也明白。然则我们又是無限的…因为迄今科学还没法确定(通过实验证明)最细小的东西(微粒)是什么!那么依逻辑而言我们可设物质可以無限小,相对于此--这样我们就是無限大,因为相应参照者为無限小之故…
由此中华上古道家所言,天大!地大!我也大!我也可以是一个宇宙,就是这个意思了。同理而言,所以一个原子也可以是無限大,一个另类的宇宙可以就在其中就是这个意思了。
先秦法家集大成者的韩非子就说过,当初三十岁的孔子去到周都洛阳请教东周的皇家图书馆馆长老子,并尊称其为"老聃","聃"是对长有长大耳朵的髦髦老人的尊称(后世所有佛像者长着长大耳朵就是源于这个影响了)。聃就说过:不以古规现条约制了您,发挥想象思维,冲破框架至为重要。道家后世另一位得道贤人-庄周,这老怪…对邀请其任楚国相国之高薪厚职的钦差也赶跑了!于国人看来这肯定是名神经病患者。然则庄老怪却写了不少美得不能再美的散文。其中庄周想象了一个有生命的宇宙,是由北方天空的玄冥之处的一条鱼化为鲲,鲲大得很,不知其有多少个千里(也就是無限大),鲲又化为鹏,又不知大到有多少个千里,反证鹏一展翅,天(宇宙)就被其笼罩!庄子告诉世人,其实大千世界的每物也可以是無限大的!好的,问题回答在这,希望可以帮到题主。
你把宇宙命名什么都行,世界万物有小生大,由大生小,格局不一样,看的东西不一样,微生物可以把尘埃当星球,同样,银河可以把我们地球当原子。
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