相对物质论(一)


 饶晓峰

raofeng@pub.wx.jsinfo.net

2002,11公布于潜科学网站( http://potentialscience.org )

文章主要观点::通过选取不同的参照系,我们可以将能量性的或波动性的物质看成质量性的或粒子性的物质,也可以将质量性的或粒子性的物质看成是能量性的或波动性的物质。波粒二象性的粒子通过狭逢的达到屏幕留下映象,实际上就是以屏幕和狭逢为系统参照系对波粒二象性物质的观测。改变狭逢的大小,或在狭逢与屏幕间增加粒子探测器都是属于变换观测参照系的行为,参照系变了,在参照系眼里的情景自然也会变。认识到这一点,再认识到物质粒子性与波动性的本质和彼此间的差异。我们就可以很好理解,一个波动性的粒子为什么可以通过双狭逢发生自我干涉的现象,很好地理解为什么在狭逢与屏幕间加上粒子探测器,干涉图景又会消失的现象。这现象是物理学直至现在都难于理解的现象。

 

关键词:质量性与能量性,波动性的起源,观测的视野,薛定谔猫,双逢实验。

 质量体的运动即为机械运动,能量体的运动即为波。波具有干涉性与衍射性,为什么会有这样的性质呢?这就要从能量的本性来考察。能量的本性之一是弥散性,除此之外的另一个本性是随机变异性,由于能量是弥散的,两份能量波相遇彼此之间就能够叠加在一起,即表现为振幅的叠加,这就是波的干涉性之基础,质量具有凝聚性这就使得两个质量体是不能占据同一的空间位置,故而质量体是不能叠加的,当然也就没有干涉性。能量体的随机变异性使得它能自动地变化运动的方向,这样就使波会显示出偏离主体运动方向的衍射性。质量具有惯性,运动方向一经确定,若不受外力的影响则总归是沿这方向一直运动下去,故没有衍射性。

质量性的系统若转变为能量性的系统,也就有了波动性。一个演进螺旋的量进过程就是使质量性的系统渐渐能量化的过程,当系统拥有的环境作用能量足够地多,以致质量结构无以承受时,系统就临界质变,如果质变是属于质的崩溃,那就意味着过多的能量已将质的结构瓦解了,这时系统就呈现低层次的能量波动了。即系统本身弥散开来了,从原来占据一个空间位置变成占据一个空间范围,元素间质的联系破裂了,势能就转变成了系统元素所拥有的能量,这个能量会使各元素本身运动不确定,而系统的运动就是各元素运动的总和,元素运动不确定,系统的运动就也显得不确定。于是系统也体现出波的随机变化性。如果质变是属于质的进化,那么系统拥有的过多的能量就会升华出来,这升华出来的能量就使系统整体有了波动,但系统原有的质至多是被部分地否定了,仍有部份的质性存在,这就使得系统仍有粒子性。系统还是占据一个位置,而不是一个空间范围,但过多的能量会使系统运动不确定,从而显示波的随机变化性,这就使得系统实际上是粒波二象性的。系统不确定的运动就是活动,活动通常有一个活动范围,系统这个活动范围不是占据一个位点,且这个范围本身的运动取决于系统的运动,因此也与系统的运动一样有不确定性,于是系统这活动范围就主要是波了。于是粒子性的系统质的崩溃能产生波,走上质的进化(即不完全崩溃)道路也是能形成波。相应地波动性的系统要变成粒子性的系统,也是有两种方式,一种是系统使自已处于孤立状态,不再接受外界环境的能量有效输入,这时系统就会反过来输出耗散其能量,从而退回到质量性的状态。另一种情形就是系统质进深入,在更高层次的环境信息引导下,将能量转换成新的更高层次的质量结构,从而使系统在其波动性之上就又有一层粒子性,这是系统上层粒子性,当观察者站在系统的外面的高处观察波动系统时,将系统的波动范围看成一个点时,所看到的就是这上层的粒子性,系统原有的质所相应的粒子性则属于系统的基础粒子性,系统的波动性就介于其上层粒子性与基础粒子性之间。当系统完成了质进,其波动能量就完全凝聚为新的本质,系统也就成了更高层次的质性系统。

一个化学分子积累了足够的能量成为活化分子,它也就临界质变而具有波动性了,活化分子的波动性不明显是因为化学反应过程是很小的演进螺旋,活化分子处在这很小的螺旋的临界状态,其波动性自然也是小的。由许多化学反应过程组成的化学进化过程就是相对大的演进螺旋,因此差不多处于该螺旋临界状态的生命大分子就要比一般的活化分子更具有活性,而由这些大分子组成的细胞生命则开始有较为明显的波动,这就是生命的活动。基本粒子波动性也是很明显的,这是因为它们是真空里的前宇宙向现宇宙质进时的产物,这个质进所对应的演进螺旋是极其巨大的,前宇宙的演化史便是其量进过程。在现实宇宙还不能独立存在的夸克处于该质进最后阶段的起点处,质量不同的基本粒子则已深入到这最后的质进状态,它们所拥有的质量也就是这质进历程所给予的,氢原子是处在质进的终点位置了,同时也是处于现宇宙演进的起点位置,已属于新一轮的质性系统,所以它的波动性便很不明显。

原生生物是处在真核生物进化螺旋的平衡基态,人类就位于这演进螺旋的质进起点上,于是人类就应当具有这演进螺旋的质进所给予的波动性,这种波动性显然要比生物随意走动这样的波动性高一个档次,它是属于精神行为上的波动性而不是身体行动上的波动性。精神行为是由生命的大脑意识决定的,是大脑意识的外在表现,精神行为的波动性意味着人脑意识不是机械的,而是有灵活性,即人对客现事物的反映具有灵活性。这表现在人脑能将各种客观反映联系在一起,即人能够想象及抽象的想象——思维。比人类低等的生命其意识活动及精神行为则基本上是机械的,属于本能的意识和行为,有什么样的环境刺激便产生什么样的行为,它们的意识是处在本我的水平上,即处在感觉、知觉——本能欲望的水平上,而人类则具有波动性的自我意识,有了建立在机械反映之上的思维,这个自我意识便是从本我意识升华而来的,本我意识能量升华到高一层的精神空间就构成人的思维能力,当然这种升华还需要人类上层环境的组织。

人的本能意识是一种粒子性的意识,人的思维的波动性就建立在其之上,然而在人的思维的波动性之上还有更高层次的粒子性,这就是人类的进化正在建立的新本质—合乎规律的科学意识。当人类完成了真核生物的质进过程,处在质进的终点位置成为真正的“神”,人的超我性质的科学意识,或大道意识就完全树立起来了,人的行为就与大道真理保持一致,一切都将按规律的要求行为没有多少不定的变化,这自然又是粒子性的特点了。

人进化成了神,就没有了波动性,而有的是更高层次的粒子性,人散尽了作为人的精神能量,完全退化成了动物,只有了本能意识,那也没有行为上的波动性,而是体现低层次的粒子性。人本身要比动物有高得多的精神能量,这过多的精神能量从本我意识中升华出来了,构成了自我意识,从而使人有了自主的行为,有了行为上的波动性。如果人失去了自我意识,过多的精神能量都压抑在本我心理上,从而使本我心理分裂,那么人就会显示更大的波动性,这表现为精神病的行为。

适当变换参照系观察系统的情形可以等效于不变参照系用力的作用使系统发生真实变化的情形。对质量性的系统施加力或力流的作用,足够的作用就可以使之具有能量性,而显示波动性。相应地我们适当地观察一质量性系统,也是可以将之看成能量性的因而具有波动性的系统。

由于原子已处在基本粒子质进演化的终点位置了,所以我们认为原子基本上没有了波动性,或者说其波动性是很不明显的,但适当地观察原子却可以将之看得有明显的波动性。德国的康斯坦大学的一个研究小组利用氦原子通过了金属箔上一微米宽的狭逢,在箔的另一侧为探测器,在这次实验中,干涉条纹的建立不能够直接在电视屏上显示出来,但是对到达探测屏上不同部分的氦原子数目的测量表现出非常熟悉的图案。20世纪90年代初期,另外其它几个小组也宣布得到了类似的结果,麻省理工学院的一个小组使用了单个纳原子,在所有这些实验中,结果是相同的,穿过双逢实验的单个原子居然同时在两条路径上传播,并与自已干涉。这似乎表明,一个原子可以同时在两个位置上。

我们具体地去观测原子真实情形,这时,我们基本看不到原子的波动性,如果原子作直线运动,又不受外界影响,那么,它就直线运动下去,但是如果我们不是具体去测原子,没有测到具体原子,当然也没有测到具体原子的位置,而是只测到原子可能出现的一个空间范围,那么相对于这种测量,原子就有了波动性,它就可以在这个空间范围各处出现,因为这时我们是不知道它到底在空间范围中的哪个位置上。不妨这样想,狭逢后面的屏幕,由于视野与狭逢这般大,因此就看不清比狭逢小得太多的原子,所谓看不清,不是完全看不见(至少从理论上来讲是这样的),而是看得模糊,看得不确定,由于我们是从宏观世界这个高层次的时空居高临下地看,是高看了原子,于是看起来,原子的模糊不是它本身的模糊,不是原子分裂造成的弥散,而是它的位置的模糊,看起来原子的位置好象同时有好多个,即原子看起来好象发生了复制,复制出多份从而占据多个位置。这多个位置所圈定的空间范围就是狭逢的大小,由于这些复制的原子都是占据位置的,本身不是波,只是它们的总和占据一个空间范围,也就是说这些看起来的复制原子的整体是一个波,一个波是不会有什么迭加干涉的情形发生。于是当这些看起来的原子打到屏幕上时,在我们看来也就是打到屏幕上的一个点上,而这个宏观上的点就含有了各个复制原子占据的位点,是属于这各个位点的合位点。这个合位点是波的作用位置,所以它可以偏离粒子性的原子打到屏幕上的位置,但它本身不显干涉的图景。一个原子也就是看上去的一个波,通过一个狭逢是不会产生明暗相间的图景。但两个与两个以上的原子经过一个狭逢,就会在屏幕上产生干涉图景,这是因为一个狭逢看一个原子,就看成一个波,看若干个原子自然就看成若干个波,若干个波在狭逢后面的屏幕上是可以迭加的,这些波迭加上的部份,就显得亮,而没迭加到的部分就相对暗。而那些没有原子打到的地方,就最暗。这就产生了明暗相间的图景。

一个问题是,用枪几乎在同时朝着一个比子弹大多了的狭逢,发射大量的子弹,当我们站在很远的地方透过这个狭逢(即我们的视野只有狭逢这么大)看这些子弹时,我们看不清楚它们,因此其位置是不确定的,我们将这种不确定的图景描述下来,这子弹也会有波的图景。但子弹穿过狭逢打到狭逢后面的屏幕时,屏幕所记录的子弹图景决不是波的干涉图景,而是子弹直线运动造成的落点图景,为什么呢,原因是,屏幕所记录的不是远处的子弹不清楚的图景,而是发射到近边时的子弹的清楚的图景。按照这个道理,原子通过狭逢打到屏幕时,屏幕所记录的也应当是屏幕贴近原子所看到的原子粒子性图景,然而事实上,屏幕记录的是原子波动性图景,这又是为什么呢?原因是,原子的时空层次与我们这个宏观的时空层次,还是有质的不同,我们说过原子是处在前宇宙演进的终点位置,现宇宙演进的起点位置,这个交界的位置使得我们可以将原子归为前宇宙的物质,确切地说归为前宇宙朝现宇宙质进的物质,于是原子的时空层次与我们这个宇宙的时空还是有质的差异,也就是有层次上的区分,从一个高层次的时空看它近边的低层次的时空中的物质,看起来就好比,在同一时空层次看远处的物质。这一点大家应当是能理解的,从一个原子看很远处的另一原子,是看不清楚的,而人就是用顶级显微镜,看眼底下的原子,也是看不清楚的。看不清楚的缘故并不是原子离我们很远,而是原子的时空层次比我们低。这就是说放在狭逢后面的屏幕所记录的打到屏幕上的原子运动图景,由于屏幕的时空层次与原子的时空层次的不同,而显得象是我们从很远的地方所看到的子弹发射的图景。原子到底还是处在质进期,还不完全处在我们这个时空层次上,所以人通过屏幕对它的近距离的观察还是模糊不清的,而人通过屏幕看接近它的子弹,是完全看得清楚的。因此打在屏幕上的子弹是不表现干涉图景的。而原子则表现出波动图景。

电子是处在前宇宙到现宇宙质进之中,而不是象原子那样处在终点位置,因此电子的波动性比原子大多了,一束电子通过狭逢射到后面的屏幕上,这束电子所含的电子本身就不是象原子那样几乎是机械地通过狭逢,由于波动性较大的缘故,它可能在狭逢处自动地变换运动位置或运动方向。几乎没有波动性的原子在狭逢后面的屏幕看来,看得有波动性了,对于这种真的有明显波动性的电子,狭逢后面的屏幕又看到了什么呢,是不是看得更有波动性了呢?不是,而是看到了它真实的波动图景。正确的认识缘于彼此之间的同一性。当狭逢的大小与电子波长差不多大时,以狭逢为眼睛的屏幕看到的就是电子波束的真实运动(当然原子也有德布罗意波束,但由于原子的波动性很弱,于是这个波束有很大的虚假性)波是占据空间范围的,于是要真实地正确地认识波,就也要从空间范围的角度看波,而且这空间范围的大小与波的波长还要差不多大,最好是一样大。

从空间范围的角度我们可以将一个主要是粒子性的原子看成有波动性,那么从一个本质性的位置,我们就可以将一个主要是波的东东,看得具有粒子性。比如一个电子波束,那是绝对有波动性的,首先它是占据一个空间范围,两个空间范围是可以迭加在一起的,这就有干涉的基础。而它的运动也有随机性,发射一个电子波,这电子波的波束,并不一定就机械地沿发射方向运行,它可以偏离这个方向,这就是波的衍射性的基础所在。然而我们站在一个足够的远,且足够高的位置来看这个波束,我们可以将这波束所占据的空间范围看得收缩了,直至收缩成一个位点,这就意味着将波长看没了,看成了占据位点的质量性的物质了。波长足够小,小得发生了质变,相应地这波束的动量就足够大,大得使电子波束发生了质变,质变得没有波了。动量变大,有两种情况,一是波束所含的粒子质量增大,另一是波束本身的速度增大,现在我们是站在高处看波束,实际上就是高看了波束,将波束看进化了,所以是看得将电子的质量增大,只要将电子质量看得足够地大,大到差不多到了原子及小分子的质量级别,那么电子看上去就没有波动性(我们认为波动性的存在有两个限制,一是速度不能大于光速,另一就是质量不能大于原子或小分子的质量)。波动性的另一特征是随机变化性,那么我们将占据空间范围的波束看成了占据位置的粒子,这粒子是不是也没有了随机变化性呢?确实是看得没有了随机变化性,因为电子质量变大了,就意味电子波束的时间单位,即电子波的周期变大,电子波的周期等于MC2/h  。客观上的电子波的周期是很小的,电子在这周期或称单位时间的活动是有衍射性的,即会偏离粒子性或机械性的方向,但电子在一个足够多的时间单位内的活动总和,则恰好会合上粒子性的方向,因为足够多的各种衍射导至的偏离会相互抵消掉了,它们的合波动,就显示粒子性了。那么这足够多的时间单位之总和到底是多长的时间呢?就是电子被看成差不多有原子小分子哪样大的质量所相应的德布罗意波的周期。我们站在足够的高处看波束,我们将波束的空间看收缩了,确切地说是将空间看密集了,看得实体化了。同时我们也看到了一个远大于客观电子波周期的德布罗意波周期,我们是在我们这个高位置的时间单位里看到这个大周期的,也就是说这个大的周期在我们眼里就是一个瞬间,那么含在这个大周期里的客观上的电子波周期就分辩不了,这就是说我们已分辩不了客观电子波的衍射性,我们能分辩的是电子波在足够的时间里(即看上去的相当于原子小分子大小的德布罗意波周期)的活动的总和,而这个总和恰好是抵消各波动偏差的粒子性运动。于是在我们眼里也是看不到电子波束的随机变化性。我们这种站在本质性的高度看波束的情形,实际上就是让波束通过远大于其波长的狭逢,我们知道波束通过狭逢的衍射偏角的正弦值为λ/d,λ远小于d就意味,这正弦值约为零,而这衍射偏角就为零度,即波束通过狭逢时没发生波的衍射,而显示粒子性的运动。

我们远远地站在高处看波束,可以将波束看成粒子,那么我们远远地站在低处看波束,是不是也可以将波束看成粒子呢,答案是肯定的。电子的势位就比电子波束的势位低,我们从电子的角度来看电子波束,那看到的就不是电子波束,而是含在波束里面的电子实体。电子看电子就好比人看人,看到的主要是他们的粒子性。我们可以将电子波束通过一个很小的狭逢,这样波束也会看得更象粒子,波束被限制在一个很小的狭逢中,波束的波长就会跟着变小,波束也就越来越具有位置性,与此同时,波束的动量就会增大,不过这时增大的不是质量,而是速度,当速度大到光速时,波束就会崩溃,就会显示出其含有的粒子性。这时在那个小得在宏观世界看不清楚的狭逢眼里,就看到了波束所含有的粒子成份。

相应地我们也可以远远地站在低处的空间范围来看机械性的粒子,这样我们也是能将粒子看成波。不过这时,你看到的粒子模糊性就不是粒子位置上的模糊性,而是粒子本身的模糊性,粒子好象是弥散开来了,这弥散开来的粒子就占据了一个空间范围,粒子的组成成份就占据这空间范围中的各位点,由于弥散方向的不均匀性,粒子各组成成分的所占据位置的合位置就会偏离它客观上的位置,而各成份的合运动方向也会偏离客观上的粒子的运动方向。这就显示出能量波的性质(弥散性与随机变异性)。

综上所述,当我们的视野比质量性的系统体积大很多倍时,(或站得高处从很远的地方看物质),这质量性的系统就会被子看成显示能量性,系统的位置就不确定,系统看起来就象是在这视野范围内活动似的,当我们的视野足够大,以致连质量性的系统都几乎看不到了,那么这质量性的系统就看起来变成了静质量为零的纯能量的场系统了。当我们的视野比质量性的粒子体积小时(也即处在低处远远地看物质),那么我们就只能看清与视野大小相当的粒子部份,超出视野的部份就看不清,这些部份就显得是能量了,好象质量被瓦解了似的。不过这种使自已视野越来越小观察物质的方法,是一种使物质看起来发生退化的观察方法。

对于一个能量系统,比如一个有限范围的引力场吧,如果你的观察视野越来越大,那么你就会将引力场看得越来越疑聚,越来越收缩,越来越实体化,最后引力场所占的空间范围被看成了一个空间位点,那这引力场也就被看成了占据这空间位点的质量系统了。再比如看一个人的活动系统,人在一个空间范围里活动,活动本身就是一种随机变化,所以有能量性,而活动范围是一个空间范围,不是一个空间位点,所以也显示出能量的弥散性。所以人的活动系统就是一个主要显示能量性的系统。你视野越来越大的看这系统,系统所占据的空间范围就会被看得越来越小,最后也会小到一个空间位点那么大,那么这个能量系统就也被看成了质量性的系统了。现在你用越来越小的视野看能量系统,那么你看到的能量范围就也是越来越小,直到小到你看到了含在能量系统中的粒子性,比如你的视野如此之小以致完全看不到一个人的活动空间,而只看到这个人的实体,于是这种观察就也是越来越将能量系统看成质量系统。不过这显然是属于退化性观察,即看到的是能量系统将其能量退去,而还原为其内在的或潜在的粒子成份。那种用大的视野观察能量系统,所看到的则是能量系统的能量密集成质量。这四种形式的观察所看到的情形是等效于质量与能量向各自对立面转变的四种情形。