形而之上谓之道:为什么电子的体积是0,却有半

 新闻资讯     |      2020-03-14

这是现代物理学的基本常识,电子的体积是0,电子没有结构。电子没有结构,是电子没有体积的第1个注脚。如果电子有体积,那么它必须有更精细的结构。

对于存在的万物来说,带负电的电子被束缚在带正电的原子核周围,组成了这世上的一切。

我们周围的一切,软的硬的,红的黑的,甜的咸的,酸的辣的,之所以能被我们人体感觉到全部都是电子和电子在起作用,或者光子和电子在起作用。

线性代数描述的电磁力,是最简单的一阶矩阵,对应于几何测量,只能把电子看成是一个点。

而由线性代数描述的弱互作用力和强互作用力,是二阶矩阵和三阶矩阵,对应于几何测量,可以表现出一定的结构。弱互作用和强互作用是在原子核的内部发生的,所以原子核是有结构的。

对于宏观物体的测量,可以使用米尺、游标卡尺、千分尺。但是这一套对于微观物体的测量都没有用。

在微观世界中,我们所有观测到的存在,都是以现象的形式存在的。微观世界的物理,是现象的物理。

对于电子的体积的测量,有一种特殊的方法:装进一个小的口袋,那么,电子的体积肯定会小于这个口袋的尺度。

不停的缩小势能陷阱的尺度,而电子总是能装进这个缩小的口袋里面,这就说明电子的体积趋向于无穷小。

在微观粒子的世界中,粒子是永远震动不会停止的。这个震动的幅度我们称之为波长。微观粒子的波长越短,能量越高。

当电子的波长小于一个特定值的时候,波的自干涉就会形成激发态,驻波的能量被转换成横波,产生两个相反方向的光子。

我们要知道一个木桩的尺寸,除了用尺子去量以外,还可以用以下的方式:朝这个木桩上面不停的发射弹珠,然后观察这个弹珠反弹的情况,以此来估算这个木桩的尺寸,在微观世界里面大部分情况下是用这种方法来测算的。

用这种方法来计算的微观粒子的尺寸,被称作康普顿散射波长,因为发明这个测量方法的是一个叫做康普顿的科学家。

所以在微观的世界里面,尺度测量实验数据都是模糊的,只有理论计算值是一个确定数字。

当然,如果一个人不习惯量子力学的思维,还偏向经典物理世界的思维,也可以认为电子是有体积的,前提就是人类世界可以缩小到电子的尺度。但是这种想象般的描述只存在于哲学和文学中。

按照量子力学的法则,这个世界最后被拆的七零八落,拆到最后不可分的时候,就是一堆最基本的符号组合,而每一个符号对应着一个所谓的物理量。

而这个所谓的“物理量”,也是在人类的物理学发展以后才会出现的。这是爱因斯坦和玻尔争论的问题,也是唯物主义和唯心主义争论的问题。

量子力学的世界和我们经典观念里的世界是不同的,这就是为什么我们说量子力学是唯象的。