从宏观天体到微观粒子,运动永不停歇,动力到底来自何方?
这个问题可以从哲学层面和物理层面两个方面回答。
哲学层面:
这个世界是以物质为基础的世界,运动是物质本身固有属性,因此整个世界都是运动的。无论是宏观还是微观,每时每刻都在运动。但从哲学层面,运动和静止是一对矛盾,在这对矛盾中,运动是占主导的,是绝对的,静止是次要的,是相对的。
古希腊哲学家赫拉克利特有一句名言:人不可能两次踏进同一条河流,说的就是这个道理。因为这条河每时每刻都在流动,水、河床、水里的杂质都在变动。当一个人第二次踏进这条河的时候,这条河就已经不是原来的河了。
但辩证唯物主义是承认相对静止的,就是任何事物都有可认识的一面,都有阶段性的量变过程,如果不承认这一点,就是人不可能一次踏进一条河流。这种说法认为,既然河流每时每刻都在运动变化,当你踏进这条河流的那一刻,一直还在变,当你到达河中心或者河对岸时,这条河已经与你进入时和到中间时不一样了。
这就是不承认事物有相对静止,或者说有个阶段性过程。这就是唯心主义的不可知论,认为这个世界根本无法认识,陷入了诡辩的泥坑。这也是唯物主义和唯心主义一直在争论的话题,是世界可知论和不可知论乃至神秘玄说的分水岭。
实际上,在任何事物和日常生活中,都充满了绝对运动和相对静止的例子。比如一个人从怀孕到出生到死亡,就是从无到有到无的过程,整个过程是运动变化的,我们只有用发展的眼光来考量,才能够正确认识人的一生。
人一旦出生,就有一个相对静止过程,他(她)就是人,你不能说他们每天都在变就不是人。他们就有婴儿期、童年、青年、中年、老年的过程,每一个阶段的人都是不同的,都有一个相对稳定时期。我们只有这样,从绝对运动中认识相对静止,才能既用发展眼光有远见地看待一个人的成长,又能够在不同成长阶段采用不同的学习生活工作方式。
因此,从哲学层面,我们世界既有运动也有静止,但运动是绝对的,占主导地位的。大到宇宙星系恒星,小到分子原子基本粒子,都在永不停顿的运动,运动是物质世界的根本属性。
从物理学层面:
物质运动来源于如下一下方面:
1、宇宙大爆炸的原始推动力,也可以说是第一推动力。
现代标准宇宙模型认为,宇宙起始于138亿年前的大爆炸,在大爆炸开始那一瞬间,宇宙的体积无限小、温度无限高、曲率无限大、密度无限大,那个时候只有纯能量,还没有我们现在认识的一切物质。
大爆炸开始后的普朗克时间,也就是1043s时,宇宙才变得可测量。这时宇宙体积已经达到直径约1035m,宇宙温度已经降到了约1032K,密度降到了约1094gcm3。但这个时候,依然没有我们可认识的物质。
此后宇宙经历了暴涨阶段,一直到1012s,温度降到1015K,质子、中子等粒子和反粒子才开始出现,玻色子、中微子、电子、夸克、胶子等已经稳定下来。这以后渐渐形成了原子核,但由于温度依然太高,密度太大,原子无法形成。
这个时期,是宇宙黑暗时期,这是由于宇宙仍处于极高温极高密度状态,电磁波无法溢出,光也就无法脱耦,整个宇宙是不透明状态。
一直到了38万年后,宇宙已经变得足够大,温度降到了3000K以下,中性原子才开始形成,第一缕光(电磁波)才从高温高密度的浓粒子汤中脱耦而出,宇宙才开始变得可见和透明。在引力作用下,宇宙原始物质渐渐形成了星云、恒星、星系,宇宙不断膨胀运动变化着。
由此可见,宇宙大爆炸的第一推动力至今犹存,从最开始形成的基本粒子就一直在运动变化,从未停止。
2、四种基本作用力促使物质相互运动。
宇宙大爆炸开始后的1秒钟内,万有引力、电磁作用力、弱相互作用力就已经出现了,随着宇宙温度密度的降低,强相互作用力也逐渐形成。这就是迄今为止科学发现主宰我们宇宙运行的四种基本力。
四种基本力的性质作用,时空通讯过去有过多次讨论阐述,有兴趣的读者可以查阅我过去发表的文章,今天就不细说了。正是这四种力的相互作用,在宇宙每一个角落里都发生着影响和作用,就不可能让物质运动停顿下来,因此分子、原子、粒子都只能在这四种基本力的框架内,受着牵制而不停的运动。
3、能量辐射促使物质不停热运动。
宇宙中充满着能量和辐射,即便是宇宙最空旷处,还保留着宇宙大爆炸的余温,即宇宙微波背景辐射,这个辐射约有3K,充斥在宇宙每个角落所有空间。这是138亿年前宇宙大爆炸时的无限高温,经过宇宙膨胀扩张,渐渐冷却剩下的余烬,也就是残留温度。
科学家们发现了一处比宇宙微波背景辐射温度还要低的地方,就是距离我们约5000光年的布莫让星云,这是一个看起来像蝴蝶结领结样子的星云,科学家探测到那里的温度低至1K。理论上最低温度为0K,也就是绝对零度,用摄氏度表示就是273。15,这个时候,所有的热运动都会停止,世界死亡。
NASA在国际空间站上制造的最低温度远远低于宇宙自然的最低温度,这个温度达到0。000000000001K,就是万亿分之一K。这是迄今人类制造的最低温度。在这种温度下,人们可以更好地观测已经被冻住的原子,但物质运动并没有停止,物质呈现出玻色爱因斯坦凝聚态,就是没有任何阻力和粘滞性的流体状态。
因此,只要有温度存在,分子运动就不会停止,温度越高,分子的热运动就越激烈。而分子由原子组成,热运动的内因当然是来自原子运动。研究表明,在常温常压下,空气分子的平均速度是500ms,1秒钟里每个分子要和其他分子相撞500亿次,这些分子运动毫无规律,从四面八方撞击着悬浮的小颗粒,显示着无规则永不停息的布朗运动状态。
从物理层面解释物质运动的理论还有很多,比如物质的本质属性、质量、惯性等,都可以从一个侧面解释物体运动的原因,但上面几个原因应该可以解释这个问题了,就不再赘述了。
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