物質到底是什麼,這不僅是古老的哲學議題,還是最前沿的物理學研究範疇。

  如果我現在問你,物理學研究的是什麼?或許你的回答很模糊,即便你學過高中物理,也未必可以給出最本質的回答。

  事實上,物理學研究的是自然世界,而自然世界是由物質構成的。物理學上的物質概念和哲學上的物質並非完全重合。在物理學中,物質不僅指的是可以依靠五官感受到的物體,還包括場和暗物質等。

  而物理學研究的就是物質。你可能會質疑,那時空和運動現象並不是實實在在的物質,那物理學怎麼還研究它們?

  其實物質纔是本質,而七大基本物理量包括時間、長度、質量、電流、光強、物質的量以及溫度都是物質呈現出的不同屬性而已。

  在德國古典哲學家康德的理論中,他曾提出過四組二律背反,其中一組就是關於物質的描述。

  在這組正命題中:在宇宙中各種組成物質都由許多簡單的部分組成;而且沒有東西既簡單又由更多簡單部分組成

  反命題:在宇宙中沒有由許多簡單部分組成的東西;而且在宇宙中沒有任何簡單物質

  康德關於物質本質的論述也是一種邏輯悖論。在正命題中,如果物質可無限細分,那麼到最後就沒有物質了,那麼怎麼會存在宏觀物體。

  在反命題中,如果存在不可再分的基本粒子,那麼在邏輯上可以想象它被左右分割,那麼它就不是基本粒子了。

  康德的思想的確非常古典,未必對應事實。

  那麼物質是否可無限細分?

  在現代物理學中,起碼的基本粒子不可再分,比如光子,電子等。光子就是光量子,是能量的基本單位。

  而且康德的正命題中存在漏洞,在康德看來:可無限細分就等於“無”,無數個“無”相加依舊是無,倘若物質可細分的話,就不存在物質了。

  首先我們要確定:無限細分是否等於“無”?這和數學上的無限小是否等於0的問題如出一轍。

  在數學上,無限小可以等於0,也可以不等於0。這只是量化分析時的概念而已。在嚴格定義中,無限小最終是一個消失的量。

  但是在非標準分析中,無限小也是一個被視爲實數的“數”,並不等於0。所以這是個具體問題具體分析的事。

  而康德直接將“可無限細分”視爲“無”是片面的。這只是一個概率伎倆,並未有嚴格地科學證明。

  而在現代物理學中,無限細分只是一種概念,在實際的物理操作中,並沒有強有力的理論站臺。不管是量子力學還是超弦理論,它們都不認同人類可無限細分物質。

  比如,量子力學的基本粒子就pass掉無限細分的實際可能性。

  量子力學在邏輯上並不反對基本粒子是否存在更小的組成,而是取決於不確定性原理。

  測量基本粒子的內部受限於不確定性原理。這不是技術上的缺陷,而是自然規律禁止我們進行這樣的窺探。

  在超弦理論中,物質終究是一條弦的振動。

  所以康德關於物質細分的命題中,永遠可能只存在於邏輯爭論的層面上,而在目前的量子力學上中,這樣的問題似乎無解。因爲我們不僅沒有辦法拆分基本粒子驗,而且這還是自然世界的旨意。

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