呵呵,这是典型唯物主义者的解释,科学家已经证明,有“物质”就有“反物质”,除非您上面所说的“物质”包含“反物质”。况且,从量子理论来说,所有的事物都会受观察者的影响,太阳的大及原子的小离开您我的“识别心”并无任何意义,相对论也讲时间空间也不是绝对的不变,甚至宇宙大爆炸的瞬间并没有时间及空间及物质反物质等等,佛家也讲“心物一元”,所以如果照您上面的说法,您所说的“物质”也应该包括“心”才对,呵呵^_^
转贴一两篇文章给您看看,阿弥陀佛^_^
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反物质:奇怪的世界
1996年,欧洲核子研究所(CERN)制造出9颗反氢原子,成为轰动全球的科技大新
闻,这使人联想到,我们的宇宙是否存在反物质世界。
反物质世界听起来很奇怪,其实不然,在亚原子粒子中,每个粒子皆有其反粒子为
伴,两者的性质正好相反,如
电子带一负电荷,反电子则带一正电荷(故又称正电子),
两者的旋转方向也相反,两者间的关系可谓古怪,它们一旦相碰即行消失(称湮灭),
而化成一阵γ射线暴。若宇宙中始终存在反粒子,那么它们势必会组成反原子,既而
积聚成反星球、反星系,就如粒子所经历的那个过程。可是在我们居住的宇宙小小角
落里,却从来没有人探测到反星球、反星系。
直接观测反星体十分困难,因为原子和反原子所辐射出的皆为光子,这样,即使你
看到一个反星球,可是其外貌跟一般星球并无二致。一个间接的办法是观测湮灭γ辐
射。若我们进旁(如银河系内)有反物质存在,由于星球会发生爆炸,其包藏物质被
拽入星际空间,成为周围星球相互交换的物质,这样,物质和反物质势必不时发生碰
撞,而产生湮灭信号。事实上,天文界一直未观测到这种信号。
若宇宙中不存在反物质世界,这在理论上又很难解释。据现代宇宙学,在大爆炸创
生之初,产生了等量的物质和反物质;另一方面
据量子论,真空空间中不时地暴出粒
子对(如电子和反电子),在一个瞬间后又隐没于虚空。所有这些都向我们暗示,宇
宙中应有反物质世界的位置,这个问题一直困惑着物理学家。
60年代,前苏联著名物理学家萨哈罗夫,对此作了解释:这缘于物理定律中有微小
的不对称,或称CP不守恒(也即电荷、宇称不守恒,这两者皆为量子特性)。在大爆
炸后的最初瞬间,今日所见的各种基本粒子,皆融为一体,称χ粒子,它极重,约为
铝原子核的1万亿倍。随着宇宙的冷却,χ粒子开始衰变,由于上述不守恒,最终变
成的粒子和反粒子,形成了10亿零1对10亿之比。故当它们相互湮灭化成γ射线后,
留下的仅是1个的粒子,我们今日的宇宙也就是有它们所构成的,故我们见不到反物
质世界。萨氏的这一理论,也解释了充满宇宙的微波背景辐射,它也正好是10亿个光
子对一个物质粒子。
萨氏的理论为许多科学家所接受,但也有一些科学家不以为然,丁肇中就是一个。
他们认为萨氏的理论很难证实,丁说,我们不能排除这种可能性,“例如,在大爆炸
火球的某个区域中,物理定律中的这一不对称可能逆转,从而有利于创生更多的反物
质。”其结果是一个拼盘宇宙,在它的某些空域将填充着反物质星系。
丁承认没有人知道,这种(物理定律)不对称是怎样逆转的。同样地,“我们也并
不清楚,从实验中所得知的不对称量,是否足以说明物质在宇宙中占绝对地位。”
坚信有反物质世界的科学家认为,这个反物质世界当然不会就在近旁,它们至少不
可能存在于本星系群之内,甚至在离我们3000万光年的距离内,不会有它们的踪迹;
还有一些人认为,在距我们1亿光年的跨度内,不存在反物质。据丁的看法,反物质
可能统治着本星系群外的某些空域,它们是如此遥远,以致其特征性湮灭信号十分微
弱,难分真伪.丁说:“宇宙包藏着约10亿个星系团,要排放任何反星系是不可能的”。
目前在CERN工作的丁博士,是以寻找稀奇物质著称,19776年,他因发现J/Psi粒子
而获诺贝尔物理奖。这一次他更是雄心勃勃,以寻找反物质世界为己任。他在几年前,
跟一些物理学家筹组了反物质世界探测小组。他的同时艾伦十分佩服丁的勇气,“丁
伟大之处,在于他从一般原则出发去考虑问题:是否有令人信服的论据来说明为什么
没有反物质?没有.有足够灵敏的仪器去寻找过反物质?没有.那么你就去寻找吧!”
丁的准则是:“我们所从事的就是探索未知,作为一个实验工作者,去探测未知事物,
责无旁贷。”
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量子力學
──有時候,真理騎在錯誤的背上,駛入歷史
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相對論雖然備受各方矚目,但卻不是近來吸引物理界興趣的主要論題,量子力學無疑佔據了這一地位。它牽涉到物理體系的前後演變,正面觸及物理體系初始狀態的認識,無情地把深入骨髓的決定論信念,自根本動搖。
在海森堡發現「測不準原理」的當年,他曾說過「因果律的無效已終定地為量子力學所驗證」。這番話給科學家與哲學家開啟劇烈爭論的門戶。問題爭論的焦點在於:用統計律和機率描述物理現象,是導源於我們對決定現象的因素認識欠完善,或是由於我們對量子世界的正確認識所生出。誰能斷言量子力學不會隨著時間更形完備而找出新的準確測出粒子速度與位置的實驗方法呢?
在當時,支持決定論有一些是非常老牌而出色的物理學家,現代物理學的創建人。其中有:量子論的創始人普朗克;波動力學創建人德布羅依和水丁格;愛因斯坦等等。一般來說,此派人士認為;今日量子力學中的非決定論與統計律,只是暫時的,原因當歸於我們的淺知;測不準式的解決問題辦法,只是貌似的,它不意味對實在界中決定論基礎之放棄。愛因斯坦認為「機會律的觀念,只有在涉及有限認知心靈與對對象的認識論限制下,才有其科學意義;因此,如本體論地涉及對象本身則是誤用」﹙註八﹚──強調本體論的決定論與因果律仍是被需要的。
持非決定論立場的物理學家,即所謂的哥本哈根學派,以波爾為首;海森堡和波恩為主要的發言人,當今大多數的物理學家皆可視為非決定定論者。他們認為:今日新物理學,要求我們徹底改換思想。決定論和因果律在原子世界內已不適用,取而代之的是機率。「我們想不出一種實驗或理想的手續,用以同時準確定出物理系統的初始狀態,故正確無誤地推演出它此後的全部發展是不可能的;這迫使我們必須以統計律和機率來描述事件」,海森堡認為人類仍然承繼著認識論上的限制,無法對實在界做出決定性的因果描述。這種測不準關係,並非由於光學儀器的不完備,而是觀察者﹙觀察方式﹚對所觀察事物的干擾,且是不可避免的。
在支持非決定論的人之中,曾有人倡言放棄哲學因果律,甚至「竟大談自然界的自由選擇和粒子的自由意志」。波恩責斥這種言論完全沒有根基。因果律在物理界存在,是一種信念,量子力學只是把因果律模糊到一種程度,科學家只能以或然率來描述粒子的可能運動發展,以致於必須放棄「決定論的描述」、「決定論的觀念」等。
海森堡說「在描述實驗時,並不是大自然作選擇,而是觀察者作選擇,因為是在觀察的時刻,選擇才變成物理事實」。
他說:「機率函數把客觀因素和主觀因素結合在一起。它含有對可能性,或者更好說對傾向──亞里斯多德哲學中的『潛能』──之陳述,這些陳述完全是客觀的,並不依賴於任何觀察者;它也含有我們對物理體系認識的陳述,這是主觀的,因為不同觀察者所有的知識陳述也不相同。」對物理學家來說,海森堡的知識論立場是一大改革。
古典物理學認為,我們可以客觀描述實在界而不涉及自己。難道這是一種幻覺?海森堡自問並懷疑著。測不準原理並未將實在界的客觀性和可認識性破除或改變,但卻使主觀與客觀務必捨棄分離之態﹙註九﹚。維才柯曾說「自然先於人,而人先於自然科學」,是故,自身所觀察探索的對象世界,是絕對無法離於自身的──此也是相對論所暗示的知識論立場。這還會在後面提到。
筆者認為,當時決定論者與非決定論者的爭議,其實兩者都是對的。前者強調,獨立於主體存在的本體論實在界是不可能由機率支配的,故決定論與因果律仍是正確的;後者則強調,被主體認識的對象事件﹙即現象界﹚,因測不準原理之故必須以機率描述,以致於決定論與因果律無法再適用。不過由於主體只能認識現象界,故只有現象界的非決定論才有意義;雖然我們有足夠的信念認為實在界的決定論存在,但是它對人類沒有意義。
基於決定論的立場,愛因斯坦反對哥本哈根解釋,並且說了一句名言:「
上帝不擲骰子!」他本能地認為上帝不會與世界玩遊戲。筆者同意這點,上帝的確不擲骰子,人類只是看不清楚上帝的決定,以為上帝喜歡和人類玩骰子罷了。其實,即使是物理,也要依物理學家的「本能」而定的,這就是為什麼愛因斯坦始終反對哥本哈根解釋。
註八:<物理與哲學>頁4,海森堡著,幼獅文化。
註九:以上量子力學部分參考<科學哲學─科學的根源>武長德著,五南圖書,頁143-174。
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§1.0 二十世紀上半葉的科學發展:
§1.2 當代物理學中的哲學問題
§1.3 一些新的科學領城及其對哲學的影響
§1.2 當代物理學中的哲學問題
吾人在上一節點出本世紀物理學(包括天體物理學)義,接下來便扼要地指出其中的一些重要的哲學問題。要的首先是在相對論方面,第一個與哲學有密切關係的問題就是時間和空間的概念。依照狹義相對論,在火車上測量運動中的火車之窗戶長度,與站在月台上的觀測者測量車窗的長度,兩者觀測的結果是不同的,後者測量出來的數值較前者小。當車子的速度愈快,則站在月台上的觀測者所測量的數值愈小,而倘若火車以接近光速前進,則他測得車窗之長度便接近零。就時間方面來分析,則月台上的觀測者觀察到運動中的火車上之時鐘變慢;而當火車以接近光速的速度前進,則他測得車上之時間便接近零。如果一對雙生兄弟之一乘著這樣的火車,另一個則站在月台上,那麼,火車上的人當然衰老得較月台上的人為慢,這就是著名的「雙生子佯謬」。這些例子說明了時間和空間(長度)皆不是絕對不變的。狹義相對論不但否定了牛頓力學中所預設的時空觀,也挑戰了康德的時空理論0。在康德看來,時間和空間只是感性 (感覺)之形式架構,人類的認知心(cognitivemind)採用之而使感性材料序秩化(即時間化和空間化) 。
康德的時間理論與狹義相對論的時間觀之間,其另一差異是表現在康德所謂的「經驗之類比」問題。其中第二個類比是說:「時間的連續原則是,以因果律為根據的」,這是說,時間的先後秩序必然按照「理解形式」(人類思維之理解活動之形式)進行的,這樣的先後關係其有先驗的絕對客觀性。設Ta事件為因,而Tb事件為果,那麼,依照因果關係,事件之「因」必先於「果」。在這個意義下,康德便認為Ta必然先於果,或最低限度不能晚於果,即:Ta≦Tb,這樣的形式次第是不容倒逆的。但是,根據狹義相對論,這種例逆的時間秩序對某些事件來說,不是完全不可能,因為觀測者A可能先觀測到Ta ,然後再觀測到Tb ,而觀測者B則可能先觀測到Tb,然後再觀測到Ta。康德的第三個類比是關於兩個事件的「共在性」,由此而引申出「同時性」。 「共在」乃指「同時性」的共在,而兩個事件的「同時性」又以它們之間是互為因果來說。由於因果性在康德來說是先驗的,.而藉因果關係來理解的時間性也因而是先驗(必然)的,即:
Ta≦Tb且Tb≦Ta
但是,依據狹義相對論,「同時性」這個概念是沒有絕對客觀的意義。由此可見狹義相對論在「時間」衝擊。
至於廣義相對論對哲學之衝擊,吾人可舉對物理空間的幾何學描述來說明:
首先就物理空間來說,確定空間的幾何形態是個實驗問題,方法是以發射光束,並以光速進行的幾何結構來說明物理空間的形態。光束具有能量,依據質能互換原理,則光束也有其質量,而一切其有質量的東西皆受到引力的吸引。因此,當光束靠近質量甚大的星體時,必受到該星體的吸引而靠近它,這就表示光束此時必偏向該星體,而其時光束也不再是平直的。現在,吾人以光束表徵空間,於是,歪曲的光線便表示空間的彎曲,而這種彎曲是由星體之引力所選成的。在這個意義下,吾人可謂引力乃造成物理空間的幾何形態(彎曲)的原因,也可以說「引力」表現為「彎曲的空間」,或引力就是「空間的曲率」,這其實又意謂著「引力與彎曲約空間之幾何形態兩者之間是等價的」。這就是從廣義相對論的觀點下之物理空間,接下來的問題便是如何用幾何學語言來描述物理空間?回答這個問題不但涉及Poinca忘之約定主義(conventionalism),也涉及幾何學及其應用的問題,愛氏本人就曾經為文分析「幾何學與經驗」。
在量子論方面,薛定誇所謂的「物質波」,被玻恩(M.Born)於1926年詮釋為「概率波」,也就是說,波恩用機率來解釋薛定誇的波函數,電子的波函數指出它在空間的某個點上出現之機率。振幅小者,找到電子的機率小;而振幅大,則找到單個電子的機率也較大,吾人只能用統計方法捕捉粒子出現的機率。這種理論結果,在哲學上便影響到「因果律」及決定論的問題,用愛恩斯坦的話來說,就是上帝是否在擲骰子。從機率波而來的「不決定論」(indeterminism)是原則性的,而非技術性(不是改良了實驗技術便獲得確定的相關答案)。在知識論上,康德為了反對休謨對因果性的解釋,企圖挽救科學的危機,保障因果律之客觀確定性,遂努力建立範疇,力辯因果律乃理解活動的先驗而必然的思維形式。但是,上帝是在擲骰子的量子機率波概念,對傳統哲學之因果律思想來說無疑是一項挑戰。進一步說,與因果律有密切關係的那種形態的決定論(determinism)也受到考驗,而所謂拉巴斯之妖(Laplace's Demon),真的遇到對手(1819年,LaPlace在其論文中提及一個超人的智慧者,若他知道某一瞬間中一切物質的速度、位置及質量,便可藉牛頓力學來預測世界的未來情形,表示未來的一切狀況都是被決定的,這樣的超人智慧通常稱之為拉巴斯之妖,而拉巴斯本人就是一個典型的決定論者),因為根據量子理論,即使是上帝,也只能認識事物的隨機性,而無法預知世界中可能發生的一切事件。哥本哈根學派強調:物理學的研究不是要發現宇宙是甚麼,而是吾人針對宇宙而能說些甚麼?在量子論裡,「用甚麼實驗裝置來尋求相關的答案」,是個至為重要的問題,而實驗裝置與觀測對象之間是互相影響的,因為觀測本身會改變量子對象的狀態。特別是:人類的認知意圖影響了物理世界的結構。在這種情形下,量子力學中有關量子實體及認知對象之客觀意義,均大異於古典物理學。因此,吾人便需要一種新的知識論,分析認知主體與認知對象之間的互動結構。
量子論、粒子物理學及當代天體物理學(科學的宇宙論)有一個共同的交點,個交點直接涉及
哲學上所謂「實在」與「虛無」的老問題。在宇宙論上,大爆炸模型的進一步問題是:宇宙在大爆炸之前是「無」,而天下萬物是「有生於無」。然則何謂「無」"?如何解釋「天下萬物有生於無」或宋儒所謂「太極本無極」?無極又如何演生出太極?在粒子物理學方面,無論是針對套克模型或層子模型,吾人皆可問:套克有其結構嗎?這樣的結構有「實在性」嗎?夸克有其實體性嗎?於是「實有」與「虛無」的問題也隨之而現。萊布尼茲曾提出一個千古之迷的哲學問題,二十世紀的海德格也重提其事。這個問題就是:為甚麼是「有」而不是空虛(Why is there being rather than nothingness)?這裡的「有」可指reality,也可以指existence,至於何謂reality與existence,這卻可依各人去各自表述。當代的量子論提供吾人尋找這個問題的答案的一些思考方式,這種理論就是結合狹義相對論與量子論之理論與思考方式而形成的「相對論性量子場論」。
場的概念是在十九世紀提出來的。I820年,Oersted發現電流磁效應。地拍電流通過鉑絲,其下安置磁羅盤。當通電時,發現磁針偏轉,表明變動中之電場會產生磁場。另一方面,法拉第在1831年,也用實驗方法,發現變動中的磁場會產生電場。其後,麥克斯偉(Maxwell)成功地建立一組方程式,在理論上統一了電場及磁場的物理現象,並從其方程式中導出電磁波之速度,預言光就是電磁波。二十三年後,赫茲(Hertz)証實了電磁波的存在,「場」因而也被視為一種物理的實在性。本世紀初至二十年代,愛恩斯坦提出質能關係原則,而de Broglie也提出波粒二象性,其中,波就是一種場。到了三十年代初,海森堡和泡利等人進一步詮釋了波粒二象性,把物質粒子解釋為各種場的量子,認為最基本的實體乃是一系列符合狹義相對論和量子力學法則的 「場」,其餘的一切事物,則只能被視為由這些場的量子動力學之推論。於是,「粒子」不再與「波」平起平坐,只被視為次要現象而非基本實在,一切的存在只被視為「場量子」的變化轉換,場成為物質的第一性。這個概念也使到「有生於無」這個乍老的哲學命題之解答,提供了許多想像的空間。
相對論性量子場論的基本思想是:(1)場是最基本的物質實體,(2)它遵守量子論及狹義相對論的法則。(3)場在空間中某一點的強度被解釋為提供找 到與其相關的量子之機率。這個理論提供了「新的虛空」概念, 即;虛無不是真的一無所有。如果吾人把「虛無」比擬海洋中的 海浪,那麼,所謂「虛無」便有如在遠距離看到海洋平靜無波一 樣。但.是,海洋並非真的平靜無波,因為當吾人在近距離觀察 時,便發現波濤的漪湮,而當吾人再靠近觀察時,軌看到波濤是 在澎游。落在「真空」或「虛無」的概念上,如果吾人站在原子 尺度的層次,便會觀察到「真空」具有漲落的漪連,而站在更/」、 的尺度看,則真空中的漲落就更明顯。另一方面,海森堡的不確 定性原則也提供了這種理論的可能性,即:在極短的時區內,量 子可能自虛空中產生。大爆炸可視為虛空中的一次巨大漲落,宇 宙也許就是這樣從虛無中偶然地躍入存在界。大爆炸如果是出於 上帝,那麼,上帝是在玩骰子。宇宙是在隨機中,從「無」而「有」。當然這種想法仍需更多的哲學論証,但是,前提是:哲 學家必須認識量子論。
當代宇宙論中,另一個哲學問題是所謂「
人擇原理」(anthropic principle),這個理論最先是由卡特(Brandon Carter)於七十年代所提出的。八十年代叉出現「人擇宇宙論」(anthropic cosmology)。
人擇原則的第一個意義是說:智慧型的生物存在是由於宇宙間其備了足夠的生存條件。第二個意義是說:宇宙是有多個的,各有其初始的結構。然而在這些不同的宇宙中,大多數不貝備發展條件;其中只有極少數的宇宙才有智慧的生命存在。人擇原理的中心觀點是把人類視為宇宙中心。而「人類」則通指其有認知能力的智慧生命。若間吾人的宇宙何故如此?(在吾人這個宇宙中,光速是每秒鐘30萬公里,普朗克常數ћ =6.6255×10-34焦耳秒,基本電荷常數是1.6×10-19庫倫等等。這些自然常數都是恰到好處,否則吾人的宇宙便不是這樣,而其有認知能力的智慧生命可能不是現在的形式,也可能不曾出現) 。答案是:因為宇宙的物理規律是如此。然則物理規律何如此?答案是:因為人類把這些規律理解成如此。人擇原則不僅其有宇宙論意義,也其有知識論的意義。然而,它的深層思想仍待吾人進一步去詮釋。
以上點出當代物理學的一些基本觀念,以及由這些觀念所衍生的一些哲學問題,都是犖犖大端的。然而,若要進一步深入討論這些哲學問題,便必須要對相關的物理學原理具備相當的知識。
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