數學中的幾何學是是一門偉大的學問,我們日常生活中的很多方面都要跟幾何學打交道。而從事建築等行業的人們可以說是跟幾何學的接觸是最多的。從我們上小學的時候就開始學習有關幾何學的基本知識,通過學習我們知道了正方形,長方形,圓形等常見的幾何體。
在幾何學中,圓形的球體是非常重要的一類物體,幾何學的很多方面都要跟球體打交道,而球體在宇宙中也有著非常重要的地位,因為大部分的天體都是球體狀,只有一些質量非常小的小行星等天體才會出現其它的形狀。
在平面幾何中,我們知道圓形和直線相切,只有一個交點,這個接觸面積只有一個點。而在立體幾何中,球體與平面相切,也只有一個交點,可見球體與平面接觸,它的接觸面積是非常非常小的。那如果是一個非常完美的球體放在平面上,接觸面積會為零嗎?
如果從宏觀物理的角度,一個完美的球體放在平面上,理論上來講,接觸的地方就是一個面積為零的點。這是我們站在宏觀的角度得出的一個結論,那麼真實的情況是否如此呢?首先我們要明白,在現實世界中,完美的幾何是不可能存在的。
在我們眼裡非常圓的一個球體,它其實並不圓,如果將它放大很多倍,你就會發現這個球體並不是圓,有很多的地方不是圓弧形。只是人類的肉眼無法看到更細微的表現,所以才認為看到的球體是非常圓的。假如未來人類真的做出了一個非常完美的球體,那麼它跟平面的接觸面積真的為零嗎?
其實如果我們將眼光放在微觀世界中,你就會尋找到最終的答案。我們都知道,世界由宏觀和微觀組成,宏觀事物的本質往往需要到微觀世界中去尋找答案,在宏觀世界中,完美球體跟平面的接觸面積就是為零,可是當我們走進微觀世界,你就會發現,物體是由分子,原子等微觀分子組成。
宏觀上再完美的球形或者平面,在微觀視野中都是混亂不堪的。當我們將目光放在球體和平面的接觸點位置,你會看到不一樣的情形,這個時候你會發現,接觸點原子之間其實並不會相互接觸,它們之間似乎有一種斥力,將原子,分子等相互隔開。
因此,從微觀的角度來看,球體跟平面其實並沒有接觸到一起,類似於懸空漂浮一樣。物體之間沒有接觸,自然也就無從談起所謂的接觸面積了。可能有人會說了,難道分子,原子之間真的完全無法相互接觸到嗎?當然也不是,如果給一個非常巨大的壓力,原子,分子就會被迫接觸,從而轉變屬性。
相信大家都聽說過中子星,這是宇宙中密度超級大的一類天體,直徑只有20公裡的一個中子星,其質量就能夠達到太陽的級別。而中子星的密度之所以如何之大,就是因為恆星演化到末期,由於巨大的壓力,恆星中的分子,原子等都被擠壓進了原子核中,最後形成了中子。從某種意義上來講,中子星就相當於一個巨大的原子核。
黑洞跟中子星的形成原理類似,只不過形成黑洞的超大質量恆星末期,粒子被壓縮得更厲害,更徹底,所以形成了更神秘的奇點。根據科學家的研究認為,我們現在生存的宇宙,有可能也是起源於一次奇點大爆炸。
通過微觀層次的觀察,我們明白了完美的球體或平面在現實生活中是不可能存在的。但是站在宏觀的角度,比較完美的球體是存在的,它只是人類有限視野之下的完美。這樣的球體跟平面接觸,會將平面壓到一定程度的變形,會產生一定的接觸面積。
正是由於宏觀和微觀在認知和理論上有很大的差別,所以科學家才無法將二者真正統一起來。在宏觀視野下的理論很多時候完全不適合於微觀世界,而微觀世界中的很多現象也完全顛覆了宏觀的理論,比如疊加態和量子糾纏現象,從宏觀理論上來講,它們是不可能存在的。
當然,存在即為合理,微觀世界中再怎麼超出我們認知,顛覆我們認知的現象存在,那也是符合科學體系的。只不過,由於人類的科技實力有限,在量子力學領域還只是處於起步階段,還處於理論研究探索當中,還沒有真正形成比較完善的量子科學理論體系。
而量子力學是這個世紀最偉大的探索領域,世界萬物的本質,世界的真相,宇宙的真相,人類起源的真相等,或許在未來,我們都需要在量子力學世界中去尋找答案。所以,科學家才積極探索微觀世界的奧秘,它遠比宏觀世界要複雜神秘,讓人們難以捉摸。
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