原子放大會成為一個宇宙嗎,為什麼?

2020-12-15 時空通訊

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

有人問:原子放大之後很像宇宙,我們的宇宙會不會就是其他宇宙的一個原子?你怎麼看?

我不怎麼看,因為原子根本不像宇宙,說原子像宇宙的人根本不知道宇宙為何物,也不知道原子為何物,只憑著一些直觀的原子示意圖就胡思亂想。

科學的態度是具體問題具體分析。

這樣宇宙就是宇宙,原子就是原子。這個問題至少有兩個誤區和矛盾:一是誰能證明有其他宇宙?其他宇宙的原子怎麼會成為我們宇宙?既然其他宇宙的原子是我們宇宙,那麼我們宇宙不還是包括在「其他」宇宙中,又何來「其他」宇宙,這不是自相矛盾的悖論嗎?

二是憑什麼說我們宇宙是原子呢,難道是有人畫了一個原子結構圖,把原子畫成像一個太陽系?才引來這位朋友或有相似想法的朋友們這種無限遐想?

那麼即便原子運動形態真的就像太陽系,難道宇宙就是太陽系嗎?

原子模型到底是個什麼樣子?

其實原子模型像太陽系,中間一個原子核,外面電子一個個分層圍繞著原子核旋轉的模型早就過時了,現在已被科學界廣泛認知的模型是量子力學模型,也就是電子云模型。

這個模型依然是中心有個原子核,外圍的電子可沒有那麼聽話,工整地圍繞著原子核旋轉,這些電子遵循的是海森堡不確定性原理,在原子核周圍隨機出現,可能存在於每一個點,人類永遠也無法同時確定電子的位置或動能,也就是測不準定律。

這也是粒子具有波粒二象性表現,人們通過實驗,一次只能得到它們波的特性或者粒子特性,不能夠同時展示出粒子的兩種行為。

這揭示了微觀世界與宏觀世界完全不同的特殊規律,在宏觀世界中遵循的是經典物理學規律,而在微觀世界遵循的是量子力學規律,因此原子與宇宙天體運行的性質是完全不一樣的。

宏觀世界的經驗不能用於微觀世界。

如果硬要用宏觀世界的經驗來解釋微觀的一些特殊現象,就會出現錯誤。科學界的這種爭論都延續了近一個世紀,比較著名的就是愛因斯坦為首的經典物理學派與哥本哈根詮釋之爭。愛因斯坦認為「上帝不會擲骰子」,之所以發現一些粒子世界奇異現象,是因為量子力學還是一個不完備的理論,裡面包含的隱變量尚沒有被發現;而薛丁格卻弄了個不死不活的貓來諷刺這種理論。

這些都有用宏觀思維看待微觀世界的錯誤,後來的貝爾不等式否定了「定域性隱變數」的存在,科學界基本達成了對量子力學不確定性原理的共識,哥本哈根詮釋成為量子力學的正統理論。微觀世界運行就是存在著與宏觀世界不一樣的特性,正是量子力學的興起,促進了人類對世界更深入的認識,也推動了科技文明的發展。

正確理解一花一世界的哲學道理。

有原子就是宇宙這種想法的人,是受了一些古典哲學和辯證法的影響。雖然這些古典哲學思想放在今天還有著實際意義,但我們一定要去偽存真去粗取精正確對待。「如一花一世界,一葉一菩提」的說法,意思是小中見大,分析一個局部具體事物,有可能會了解更多更大的事物,也就是「窺一斑見全豹」的意思,看到一頭豹子的局部斑紋,就知道這是一頭豹子。

但這只是方法論,是做人做事的大道理,也是經驗之談,切不要陷入進去胡亂發揮。我們知道麻雀雖小五臟齊全,因此解剖一隻麻雀,就可能推斷所有麻雀都是這個樣子。但這只是一個推論,如果把它當成真理,認定所有麻雀沒有例外,甚至認定所有鳥類,在推廣到生物都是這個樣子,就大錯特錯了,就犯了經驗主義和以偏概的錯誤。

同理,局部事物的分析,只能給看待和處理問題提供一個方法,決不能代替整個事物,更不能代表自然科學。比如一花一世界,深入到花的細胞或者更小的基因層面,似乎所有生物都差不多,但也僅僅是差不多而已,花的細胞與植物細胞相近,但與動物細胞就差別很大了,與天體運行就完全風馬牛不相及了。

科學需要想像,可以大膽想像,但別忘了小心求證,也就是任何科學事物都要通過用科學方法觀測、發現、實驗、數理建模去求證,用一點點生活常識就把隨意猜測和臆想當真,是一種與科學精神背道而馳的行為。

總之,原子與宇宙完全不是一碼事,具體怎麼不同,說來話長,請大家自己學習宇宙基本知識和原子的基本知識吧,沒有弄清楚這些基本知識之前,儘量少說大話和瞎話。

謝謝閱讀,歡迎討論。

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