再談物質(zhì)的終結(jié)

李繼存

看了1998年第5期《飛碟探索》中桂昌躍先生的《物質(zhì)的終結(jié)：極頻波》一文，我頗受啟發(fā)，想再談一下物質(zhì)的終結(jié)問題。

現(xiàn)在，無論哲學界還是科學界對物質(zhì)的終結(jié)問題都有多種觀點。這些觀點總體來看，大致有以下四種。

物質(zhì)沒有終結(jié)

這一觀點主要是從哲學角度出發(fā)來考慮物質(zhì)的。哲學上認為，物質(zhì)是獨立于人的主觀意識之外的客觀實在，世界的本質(zhì)是物質(zhì)，統(tǒng)一的物質(zhì)世界包含著無限多樣的具體物質(zhì)形態(tài)，就連時間和空間也是運動著的物質(zhì)的存在形式。具體物質(zhì)的最基本的存在形式就是個體與系統(tǒng)，即宇宙中所有的物質(zhì)都可以歸納在個體與系統(tǒng)兩種形式之中。世界上任何一個具體物質(zhì)同時又是構(gòu)成某個系統(tǒng)的個體，即任何一個具體物質(zhì)都有個體與系統(tǒng)這雙重身份。如此向上循環(huán)，就是人類天天都在探索的宏觀世界；如此向下循環(huán)，就是使科學家們著迷的微觀世界。例如，地球是構(gòu)成太陽系的個體，同時又是由一百多種自然元素構(gòu)成的系統(tǒng)。由此向上循環(huán)，地球是太陽系的個體，太陽系又是銀河系的個體，銀河系又是總星系的個體……直至無限，所以我們說宇宙是無限的。由此向下循環(huán)，地球是由一百多種元素構(gòu)成的系統(tǒng)，每種元素又是由原子構(gòu)成的系統(tǒng)，原子又是由質(zhì)子、中子、電子等亞原子粒子構(gòu)成的系統(tǒng)，亞原子系統(tǒng)又是由夸克、膠子等更小的基本粒子構(gòu)成的系統(tǒng)……直至無限。整個世界就是由物質(zhì)這樣無限循環(huán)而構(gòu)成的。因此我們說物質(zhì)是無限可分的，也就是說物質(zhì)具有無限的自相似性。既然物質(zhì)無限可分，我們就可以說物質(zhì)是沒有終結(jié)的，物質(zhì)的下一層次仍是物質(zhì)，物質(zhì)的層次只會隨著人類認識層次的提高而加深，但人類不可能完全認識整個物質(zhì)世界。

物質(zhì)終結(jié)于波

這一觀點桂昌躍先生在《物質(zhì)的終結(jié)：極頻波》一文中已有論述，我就不再追述了。值得注意的是1998年《發(fā)現(xiàn)》雜志評出的技術(shù)發(fā)明獎中，獲新興技術(shù)獎的發(fā)明為麻省理工學院的原子激光物質(zhì)束。發(fā)明人霍夫?qū)た铺乩瞻砚c原子的溫度不斷降低，使其運動幾乎處于停頓狀態(tài)，隨后他就將鈉原子變成了激光一樣的波。這也許是對“物質(zhì)終結(jié)于波”這一觀點的一個有力支持吧。

物質(zhì)終結(jié)于場

這一觀點主要來自現(xiàn)代物理學正在深入研究的統(tǒng)一場論。早在20世紀20年代，愛因斯坦在創(chuàng)立了廣義相對論后就提出了“統(tǒng)一場論”的思想。為此愛因斯坦整整耗費了他后半生三十多年的精力，但仍未成功。雖然愛因斯坦夙愿未償，但這一思想?yún)s指引著人們。遺憾的是因?qū)嶒?、理論條件的欠缺，在相當長的時間內(nèi)，統(tǒng)一場論無多大進展。直到1976年～1978年，溫伯格·薩拉姆和格拉肖提出了弱電統(tǒng)一理論并成功地被實驗證實以后，人們才又激起了研究“統(tǒng)一場論”的熱情。目前，最有可能成功的場論就是超弦理論。該理論把組成物質(zhì)的基本粒子看成某種“弦”，這種弦不是定義在普通物理時空中，而是定義在另一個被稱為“弦空間”的二維內(nèi)部時空中。從普通物理空間看，基本粒子是一個點粒子，無結(jié)構(gòu)，但從二維弦空間看，基本粒子不再是點粒子，而是一根弦。只有弦的張力趨向無窮大時，弦才收縮成一點，這時即使從弦空間看，基本粒子也是一個點，從而過渡到通常場論中的點粒子模型。弦分開弦和閉弦兩種，它們都在弦空間以各種振動模式振動著。弦與弦之間的相互作用的基本形式是斷開和連接。例如，一個閉弦從某點斷開后變成開弦，開弦兩個端點連接起來后變成閉弦。利用超弦理論，科學家們現(xiàn)在已能統(tǒng)一描寫自然界的四種基本相互作用(萬有引力、電磁力、強相互作用、弱相互作用)，但超弦理論還比較粗糙，數(shù)學形式也較復雜，即使計算一些普通物理量也相當繁瑣。

物質(zhì)終結(jié)于宏觀

有一個古老的辯證法命題叫“兩極相通”。微觀粒子是一極，宏觀世界也是一極，它們是否也能相通呢?我們可以設(shè)想，當物質(zhì)被無限細分下去時，物質(zhì)會發(fā)生質(zhì)的變化，一下由微觀世界重又回到宏觀世界，正如水被分到單個分子時，若再分下去就會成為原子而不再保持水的性質(zhì)一樣。

以上就是關(guān)于物質(zhì)終結(jié)的四種主要觀點。無論哪一種觀點，要想獲得人們的承認，都必須解釋一些關(guān)于物質(zhì)的最基本的問題，如穩(wěn)定的原子、分子如何形成并進而構(gòu)成宏觀世界，自然界的四種基本相互作用如何統(tǒng)一等。否則，那只能是一種設(shè)想。