馬克思主義哲學(xué)體系與現(xiàn)代物理學(xué)

1、馬克思主義哲學(xué)體系與現(xiàn)代物理學(xué)工設(shè)131嚴(yán)宇2014.3.17馬克思主義哲學(xué)推動(dòng)現(xiàn)代科技的發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為馬克思主義哲學(xué)體系的持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)馬克思主義哲學(xué)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相輔相成，共同進(jìn)步馬克思主義哲學(xué)體系推動(dòng)現(xiàn)代科技的發(fā)展馬克思主義哲學(xué)體系推動(dòng)現(xiàn)代科技的發(fā)展馬克思主義哲學(xué)體系追求物質(zhì)世界統(tǒng)一性、系統(tǒng)性、非線性和復(fù)雜性等，為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了思想上的動(dòng)力馬克思主義哲學(xué)體系中實(shí)踐的科學(xué)觀等，又為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)上的動(dòng)力現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為馬克思主義哲學(xué)體系的持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)科學(xué)技術(shù)擴(kuò)展了人的視野，革新了宇宙觀和世界觀科學(xué)技術(shù)成為第一生產(chǎn)力，推動(dòng)人類社會(huì)走向知識(shí)社會(huì)科

2、學(xué)技術(shù)與人文社會(huì)強(qiáng)烈作用，對(duì)人的全面素質(zhì)提出了新要求以下，僅以物理學(xué)海洋中的以下，僅以物理學(xué)海洋中的幾朵浪花，來簡(jiǎn)單了解世界的幾朵浪花，來簡(jiǎn)單了解世界的物質(zhì)性物質(zhì)性 我們每個(gè)人都有出生，也會(huì)有死亡，在這短短的歲月之中所創(chuàng)造出的精神與物質(zhì)財(cái)富，著實(shí)令人嘆為觀止； 那么我們有時(shí)會(huì)想到，我們生活的這個(gè)宇宙，也有她開始與終結(jié)之處嗎？ 始于何處？又將，終于何方？ 其實(shí)，宇宙是一個(gè)無限的概念，人們不可能看到宇宙的始終。但是人們可以像認(rèn)識(shí)人類的歷史一樣來認(rèn)識(shí)銀河系的開始和結(jié)束。因?yàn)殂y河系的始終可以代表宇宙的運(yùn)行規(guī)律。只不過宇宙有無數(shù)的星系罷了。所有的星系都在宇宙中演繹者一個(gè)規(guī)律支配的運(yùn)動(dòng)。 但人類的想象力向

3、來是無窮的，人們對(duì)于宇宙的起源仍舊擁有無限的熱情，無數(shù)的人為此付出了畢生的心血。而當(dāng)今比較流行的宇宙起源學(xué)說即是：宇宙大爆炸宇宙大爆炸起源起源 1948年，喬治伽莫夫發(fā)表了一篇“大爆炸宇宙論”的文章，他認(rèn)為宇宙起源于一次大爆炸，并作出了一個(gè)驚人的預(yù)言：宇宙的熱的早期輻射（以光的形式）今天還應(yīng)在周圍存在，但其溫度已被降低到5k。理論預(yù)言后被彭齊亞斯和威爾遜于1965年證實(shí)。伽莫夫的“大爆炸宇宙論”主要從大爆炸1秒鐘討論起的。 然而，他未能論述是什么力量使宇宙發(fā)生大爆炸的？那宇宙的第一推動(dòng)力是怎樣的？從廣義相對(duì)論的理論看，當(dāng)時(shí)空等于零時(shí)，是宇宙的最小條件，這時(shí)宇宙出現(xiàn)一個(gè)奇點(diǎn)。奇點(diǎn)處宇宙體積為零，

4、物質(zhì)密度、奇點(diǎn)溫度、時(shí)空曲率都出現(xiàn)了無窮大。這些都是現(xiàn)代物理定律無法解釋的。 現(xiàn)在我們暫且相信宇宙大爆炸理論的可行性，那么大爆炸的那個(gè)點(diǎn)呢？這就引出了今天所介紹的：宇宙奇點(diǎn)宇宙奇點(diǎn)奇點(diǎn)奇點(diǎn)（物理學(xué)、宇宙學(xué)中的概念） 大爆炸宇宙論所追溯的宇宙演化的起點(diǎn)。它具有一系列奇異的性質(zhì)，無限大的物質(zhì)密度，無限大的壓力，無限彎曲的時(shí)空等。物理學(xué)奇點(diǎn)，全稱物理學(xué)奇點(diǎn)，全稱“奇異點(diǎn)奇異點(diǎn)”。 不少學(xué)者證明在廣義相對(duì)論的宇宙學(xué)中，不少學(xué)者證明在廣義相對(duì)論的宇宙學(xué)中，“奇點(diǎn)奇點(diǎn)”是不可避免的，均勻各向同性的是不可避免的，均勻各向同性的宇宙是從宇宙是從“奇點(diǎn)奇點(diǎn)”開始膨脹的。開始膨脹的。1970年，年，英國理論物理學(xué)

5、家霍金英國理論物理學(xué)家霍金(S. Hawking， 1942 )等人提出等人提出“奇點(diǎn)定理奇點(diǎn)定理”，證明當(dāng)把，證明當(dāng)把廣義相對(duì)論應(yīng)用于宇宙學(xué)時(shí)，就必然會(huì)出廣義相對(duì)論應(yīng)用于宇宙學(xué)時(shí)，就必然會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)“奇點(diǎn)奇點(diǎn)”，不僅大尺度宇宙會(huì)出現(xiàn)，不僅大尺度宇宙會(huì)出現(xiàn)“奇奇點(diǎn)點(diǎn)”，而且一個(gè)恒星的引力塌縮的最終結(jié)，而且一個(gè)恒星的引力塌縮的最終結(jié)局也是局也是“奇點(diǎn)奇點(diǎn)”。作為作為“宇宙學(xué)的奇點(diǎn)宇宙學(xué)的奇點(diǎn)”，大多科學(xué)家認(rèn)為它是宇宙產(chǎn)生，大多科學(xué)家認(rèn)為它是宇宙產(chǎn)生之初，由爆炸而形成宇宙的那一點(diǎn)。它具有所有物質(zhì)的之初，由爆炸而形成宇宙的那一點(diǎn)。它具有所有物質(zhì)的勢(shì)能勢(shì)能, ,而這種勢(shì)能而這種勢(shì)能-正是由大爆炸而轉(zhuǎn)化為宇

6、宙物質(zhì)的正是由大爆炸而轉(zhuǎn)化為宇宙物質(zhì)的質(zhì)量和能量質(zhì)量和能量, ,，我們可以想象，奇點(diǎn)是一種沒有固定形狀，我們可以想象，奇點(diǎn)是一種沒有固定形狀的、沒有體積的不可思議的存在。作為一個(gè)世界的發(fā)生的、沒有體積的不可思議的存在。作為一個(gè)世界的發(fā)生之初，它應(yīng)該具有所有形成宇宙中所有物質(zhì)的勢(shì)能，而之初，它應(yīng)該具有所有形成宇宙中所有物質(zhì)的勢(shì)能，而這種勢(shì)能這種勢(shì)能-正是我們所言的能量正是我們所言的能量, ,我們可以想象，能量我們可以想象，能量是一種無形的東西的，所以奇點(diǎn)是無形的。同時(shí)我們還是一種無形的東西的，所以奇點(diǎn)是無形的。同時(shí)我們還可以想象可以想象, ,在某一點(diǎn)上宇宙奇點(diǎn)的這一勢(shì)能平衡被打破，在某一點(diǎn)上宇宙

7、奇點(diǎn)的這一勢(shì)能平衡被打破，于是偶然的，能量便不斷轉(zhuǎn)換為物質(zhì)，而經(jīng)過若干年而于是偶然的，能量便不斷轉(zhuǎn)換為物質(zhì)，而經(jīng)過若干年而形成了我們的宇宙形成了我們的宇宙-物質(zhì)與能量的共生體。它是存在于物質(zhì)與能量的共生體。它是存在于宇宙形成之前的宇宙形成之前的“第一推動(dòng)第一推動(dòng)”（雖然宇宙形成之前沒有（雖然宇宙形成之前沒有“時(shí)間時(shí)間”這一概念）這一概念）然而我們不能想象的出的是什然而我們不能想象的出的是什么東西引發(fā)了這一奇點(diǎn)勢(shì)能平衡的被破壞。數(shù)學(xué)上，奇么東西引發(fā)了這一奇點(diǎn)勢(shì)能平衡的被破壞。數(shù)學(xué)上，奇點(diǎn)是沒有大小的點(diǎn)是沒有大小的“幾何點(diǎn)幾何點(diǎn)”，就是不實(shí)際存在。令人難，就是不實(shí)際存在。令人難于理解的還有，沒有大

8、小的奇點(diǎn)物質(zhì)竟然是能級(jí)無限大于理解的還有，沒有大小的奇點(diǎn)物質(zhì)竟然是能級(jí)無限大的物質(zhì)。這些是同我們現(xiàn)有的理論和觀念不相合的。的物質(zhì)。這些是同我們現(xiàn)有的理論和觀念不相合的。定義方法定義方法 根據(jù)黑洞理論，黑洞中心存在一個(gè)密度與質(zhì)量無限大的奇點(diǎn)，所以要定義黑洞之前，必須定義奇點(diǎn)。借用愛因斯坦的橡皮膜類比，假如一個(gè)物體的能量或者質(zhì)量足夠大，它就會(huì)將橡皮膜刺出一個(gè)洞，而這個(gè)洞就很可能是說的奇點(diǎn)。由于已經(jīng)能夠證明黑洞的存在，又確定黑洞的中心是一個(gè)奇點(diǎn)，這里就從黑洞入手。黑洞黑洞 史瓦西黑洞 史瓦西黑洞就是所謂“尋常黑洞”，它是直接由較大的恒星演化而來的。恒星到晚期時(shí)核燃料消耗殆盡，輻射壓（光壓）急劇減弱，

9、星體在其自身引力的作用下坍縮。若質(zhì)量（指原恒星的質(zhì)量）大于8倍的太陽，其產(chǎn)物就是黑洞。在宇宙空間里，此類黑洞具多數(shù)，其最大質(zhì)量一般不超過50倍太陽。 從數(shù)學(xué)上來說，史瓦西黑洞就是其外部的引力場(chǎng)符合史瓦西解的黑洞。史瓦西研究的是在絕對(duì)真空中完全球?qū)ΨQ的，在塌縮過程中沒有絲毫物質(zhì)異動(dòng)，不帶電荷不帶電荷，沒有絲毫旋轉(zhuǎn)的沒有絲毫旋轉(zhuǎn)的，標(biāo)準(zhǔn)理想化恒星的塌縮過程，以及它內(nèi)外時(shí)空的場(chǎng)方程解。黑洞黑洞 克爾黑洞 是不隨時(shí)間變化的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的軸對(duì)稱黑洞。這類黑洞的中心是一個(gè)奇環(huán)。 相比于靜態(tài)的史瓦西黑洞，克爾黑洞更接近于實(shí)際物理上的黑洞克爾黑洞更接近于實(shí)際物理上的黑洞，因?yàn)榇蠖鄶?shù)恒星都具有一定的自轉(zhuǎn)角動(dòng)

10、量，當(dāng)它們坍縮成黑洞時(shí)仍然會(huì)保留部分角動(dòng)量。 克爾黑洞可能與白洞連接，因此，進(jìn)入克爾黑洞的物體只要不撞在奇環(huán)上就有可能從白洞出來。顯然，光線是無法從黑洞上面逃逸出來的，這就是說明黑洞的引力加速度和表面逃逸速度都是超光速的?，F(xiàn)有的定理是把撞到奇點(diǎn)上的物質(zhì)看作“消失”了，事實(shí)上，物體在接近奇點(diǎn)的時(shí)候會(huì)被很快的加速到光速以上，而根據(jù)以前的證明，超過光速就會(huì)跳到另外一個(gè)時(shí)空超過光速就會(huì)跳到另外一個(gè)時(shí)空，所以根本就不用管這個(gè)可憐的物體，他和當(dāng)前時(shí)空沒有關(guān)系。根據(jù)以上的推理，就可以對(duì)奇點(diǎn)做一個(gè)新的定義，奇點(diǎn)是現(xiàn)有時(shí)空上的一個(gè)破損點(diǎn)。換句話說，奇奇點(diǎn)就是時(shí)空隧道的入口點(diǎn)就是時(shí)空隧道的入口，假如能忍受加速度造

11、成的潮汐力，完全可以從這里出去。宇宙演化宇宙演化 從奇點(diǎn)到奇點(diǎn) 宇宙的浩瀚，無法用語言描述，而時(shí)間簡(jiǎn)史：從大爆炸到黑洞又為它增添了一層又一層的神秘，當(dāng)然也為霍金追求終極真理的頑強(qiáng)靈魂深深折服。他的人格魅力，就如黑色宇宙中的藍(lán)巨星一樣散發(fā)出活力與智慧的光芒。 追溯到過去，估計(jì)在141億年左右，“四大皆空”都“無”，發(fā)生了一樁開天辟地的大事，一個(gè)體積極小、溫體積極小、溫度極高、密度極大的度極高、密度極大的奇點(diǎn)爆炸了，而這個(gè)小小的奇點(diǎn)使宇宙誕生了。宇宙演化宇宙演化在經(jīng)典廣義相對(duì)論的框架里，證明在很一般的條件下，空間時(shí)間一定存在奇點(diǎn)，奇點(diǎn)可以看成空間時(shí)間的邊緣或邊界空間時(shí)間的邊緣或邊界。只有給定了奇點(diǎn)

12、處的邊界條件，才能由愛因斯坦方程得到宇宙的演化，但是宇宙的邊界只有造物主知道，許多科學(xué)家曾為之廢寢忘食。霍金為解釋了這個(gè)問題，他認(rèn)為宇宙的量子態(tài)是處于一種基態(tài)，空間時(shí)間可看成有限無界的四維面，正如地球的表面一樣，只不過多了兩個(gè)維數(shù)而已。宇宙中的所有結(jié)構(gòu)都可歸結(jié)于量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)原理所允許的最小起伏。從一些簡(jiǎn)單的模型計(jì)算可得出和天文觀測(cè)相一致的推論，如星系、恒星等等的成團(tuán)結(jié)構(gòu)，大尺度的各向同性和均勻性，空間時(shí)間的平性，即空間時(shí)間基本上是平坦的，并因此才使得星系乃至生命的發(fā)展成為可能，還有時(shí)間的方向箭頭等等?；艚鸬牧孔佑钪嬲撌箤?duì)宇宙有了系統(tǒng)的研究。宇宙演化宇宙演化 在這之前，科學(xué)家都一致認(rèn)為，在引

13、力吸引下，宇宙必須在膨脹或者在收縮。按照廣義相對(duì)論，宇宙在過去某一時(shí)刻必須有一無限密度的狀態(tài)，亦即大爆炸大爆炸，這是時(shí)間的有效起始。類似地，如果整個(gè)宇宙坍縮，在將來必有另一個(gè)無限密度的狀態(tài)，即大擠壓大擠壓，這是時(shí)間的終點(diǎn)。即使整個(gè)宇宙不坍縮，在任何坍縮形成黑洞的局部區(qū)域里都會(huì)有奇點(diǎn)。這些奇點(diǎn)正是任何落進(jìn)黑洞的人的時(shí)間終點(diǎn)。在大爆炸或其他奇點(diǎn)，所有定律都失效，這個(gè)問題仍未得到解決。宇宙演化宇宙演化 當(dāng)將量子力學(xué)和廣義相對(duì)論相結(jié)合，似乎產(chǎn)生了以前從未有過的新的可能性：空間和時(shí)間一起可以形成一個(gè)有限的、四維的沒有奇點(diǎn)或邊界的空間，這正如地球的表面，但有更多的維數(shù)。看來這種思想能夠解釋觀察到的宇宙的許多特征，諸如它的大尺度一致性，還有像星系、恒星甚至人類等等小尺度的對(duì)此均勻性的偏離。它甚至可以說明觀察到的時(shí)間的箭頭。但是如果宇宙是完全自足的、沒有奇點(diǎn)或邊界、并且由統(tǒng)一理論所完全描述，那么就又怎么去統(tǒng)一宇宙間的數(shù)據(jù)呢？宇宙演化宇宙演化 科學(xué)變得對(duì)哲學(xué)家對(duì)哲學(xué)家，或除了少數(shù)專家以外的任何人而言，過于技術(shù)性和數(shù)學(xué)化了，哲學(xué)家如此地縮小他們的質(zhì)疑的范圍，以至于維特根斯坦說道：“哲學(xué)僅余下的任務(wù)是語哲學(xué)僅余下的任務(wù)是語言分析。言分析?！边@是從亞里士多德到康德以來哲學(xué)的偉大傳統(tǒng)的何等的墮落！ 然而，確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一套完整的理論，它應(yīng)該在一