第一節:一切運動著的物體都具有能量
(1)浩瀚不凡的宇宙中,一切物體看似雜亂無章地、不停歇地規則運動著,但實際上我們人類能不能從這看似毫無規律的運動中提煉出規則的運動?
這是毫無疑問的,根據愛因斯坦所作的相對性原理的假設中可知,物質的運動是絕對的,而靜止是相對的,既然世界上的物體都是不斷地運動著的,那麼它必定是存在著能量。
那麼我們可以給它下一個結論:運動著的物體都具有能量,甚至可以將這個結論進行推廣,可以得到更一般的結論,即一切物體都具有能量。這種能量是肉眼可見的,是最為直觀易見的能量,也是最為讓人親身感受到的一種能量形式。
如一個比地球質量、體積都小的星球,在太空中高速飛行並與地球劇烈相碰撞,經過地球大氣層,劇烈摩擦而產生耀眼的光芒,而後將砸向地球且會出現巨大的深坑,星球將自己的動能通過碰撞的形式傳遞地球,地球獲得巨大的能量後,便會引起原來能量結構、分布狀態的變化,將後來的能量形式與原來的能量形式融合在一塊,使得能量結構和形式得以重新分布;
能量的變化會引起地球上產生一係列的變化,如地球溫度的變化、溫度的改變又會產生一係列的變化,包括物種的變化、山川冰河的變化等等,火山爆發、冰川融化或是冰期來臨,也就是說能量之間的傳遞、交換或是相互融合之時,是可以引起其它物質形態的變化,因此何為能量?那麼我們從字麵上去解釋的話,即可膚淺的定義出:能夠使物體運動變化的物理量。當然這樣的定義是不夠嚴謹的。
又如,一輛高速行使的列車與一輛停在公路上的汽車相碰,假設它們都是剛體,那麼行使的列車會將能量傳遞到汽車身上,那麼汽車便從列車那裏獲得了運動的能量,有了能量便有了運動起來的能力;而列車給了一部分能量汽車,能量自然會減少了一些,因為在這個汽車與列車所組成的係統內,能量是一定的,即是守恒的,它不會憑空消失、也不會徒然增加與創造,當然,物質之間能量的交換、轉移、傳遞是無時無刻不在發生,具體例子也是不勝枚舉。
運動是具有絕對的相對性,因而能量也是具有絕對的相對性,運動的物體是以參照係的不同而具有不同的運動狀態,因而對於不同的參照係而言,物體所具有的能量是不同的,它依賴於人為參照係的選擇。
(2)具有結構、形態的物質皆具有能量
那麼新的問題就產生了,難道隻有運動中的物體才會具有能量嗎?還有沒有其它形式的能量存在於別的狀態下的呢?我想事實證明是有的,那麼不同的物體之間有大小以及狀態之分;
如若要再仔細深究下去的話,那麼隻能是組成物體質量的數值大小或者說是構成物體內部的結構有所不同,構成物體的粒子種類也會有所不同,粒子之間的結合而成的物質結構、形態也存在著差異;
物體結構、形態不一的物質,那麼所蘊含的能量形式以及數量也表現出不盡然相同,因而不盡相同的物質形態所表出具有的能量在數值上也不盡不同,這是一種有別於運動著的物體具有的能量形式;
這是由於組成物體的結構層次的不同而具有不同的能量大小或形式,因而我們可以下一個結論:不同物體因為具有不同結構、不同層次而所具有的能量也不盡相同,那麼換句話說,凡是具有結構層次的物質必定具有能量,那麼世界上有沒有不具有結構層次的物體存在,我想是沒有這樣的物質存在的;
即便是存在這樣不具有物質結構的物質,那麼也就是物質的“基本元”,是不可再分割的基本微粒,但這樣的基本微粒我們至今還未找到,如今的科學技術也未允許我們找到這樣的微粒元,即便微粒元是沒有結構的物質,但是它依然具有能量,因為它也還是一種處於運動著的物質狀態。
由此,我們可以窺見,結構的不同,能量在數值上也不同。
物質結構的形成,也是建立在運動著的基礎之上,也就是說物體結構的形成也是依托於運動著的物體,即結構能量的形成也是建立在運動而具有的能量形式的基礎之上的,沒有運動中的物體也不會存在具有結構層次的物質存在;
總而言之,運動中的物質是形成不同結構、形態、層次的最基本條件之一,即物質的運動具有更普遍性、更具有一般的規律性,是其它能量形成的基礎條件之一,沒有運動中的物質,那麼也難以形成具有空間結構、時間層次的物體形態;
因而運動是一切物質形態存在的先決條件之一,也是物質世界多樣性展開的形式首要條件之一,運動乃生命之源,這就從一般性得到解釋。
如,在太陽係裏,存在著距離太陽遠近不同的行星,它們都圍繞著太陽做不規則的橢圓運動,而且他們運行的軌道不同從而導致了線速度、角速度、以及周期等物理量的迥異,那間接地得出這些物體所具有的能量也不同,這是在太陽係裏的物質結構;
這是偌大空間之中眾多結構之一,如若我們利用極限法,將空間逐漸放大到無窮大或者縮小到一個奇點的情況,中間的過程必定會涉及到無窮個臨界點以及無窮個物質結構,當然也必定會涉及到無窮級數的能量形態,其中涉及到宇宙的有無界限的問題,這已經超出了我們這個時代裏所認知的時空之外;
物質就是在這不斷變化的時空裏而變化的,而變化的物質又引起時空的變化,兩者皆是在這種變化的環境中發生變化的,這些外界條件的變化,那麼物質的結構就是在外界條件的變化而變化的,即在不同的空間和時間裏,物質便會表現出不同的性質,由太陽係的空間尺度上向空間外延拓,便得到不同星係所組成的銀河係,銀河係與其它星係一起構成了更大星係群,它們都是在一定的空間內以一定物體形態以及以一定的方式組成一定的物質結構;
因而每一個結構層次都顯示出不相同的能量形態或者大小,因為空間距離的遠近不同,物質之間的結合方式不同,它們的穩定性也不同,穩定性的不同間接地表明了結合形成的結構不同,所具有的能量也不同,這是必然存在的結果,這是向外延拓的結果。
當然,還有另一個極限,那便是向空間內部內不斷縮小的情況,向太陽係空間內縮小到每一個行星裏,每一個行星都會有一個或幾個衛星在圍繞著它運轉,這是一個縮小版的太陽係,無論是從結構層麵還是從物體形狀都存在著類似的模型,無論是繼續縮小至更小的空間裏頭,還是延拓至更大的空間,如深入到原子或是原子核的結構層次也好,似乎都擁有類似的結構模型;
這似乎是一個造物主的手筆,刻畫出同一個模型,這似乎也不像個偶然之舉,這種現象的背後一定在隱藏著一個不為人知的驚天大秘密,這樣的秘密背後其實就是一種自然的規律在作用於它;
那麼空間由大而小的縮小過程中,並不是單純的機械性縮小,而是伴隨著物理性質、化學性質等各個方麵都在改變的過程,當然有些物理化學或者是幾何性質是突變的,有些是漸變的過程,隨著空間的縮小,能量結合的形式越是穩定,因為這可能涉及到能量——物質之間的相互作用機製;
如:物質與物質之間的萬有引力是隨著距離的平方成反比的,隨著空間的縮小,這樣的力被拉得更緊致的,也就是物質與物質結合地更為密切一些,緊密一些,當然這還是在比較大的空間範圍內,這是萬有引力在起主導作用,而其他的力相比起萬有引力,那是微乎其微的,幾乎可以忽略不計;
但是這是粗略的,暫時的,當隨著研究的精確程度進一步擴大,那麼再細微的東西也不能在忽視的時候,那麼其它的力也是不可忽視的或是多重相互作用共存的,它是線性的轉化為非線性的,由粗略的轉化為精確的;
當空間再度縮小到原子與電子層麵時,那麼處於主導作用的便是電磁間的相互作用,繼續縮小到更小的空間尺度之時,那麼需要一種更強的相互作用來約束這些物質與能量,將這些物質與能量約束在這狹小的空間裏,無論是強相互作用還是弱相互作用,他們都是在一定的空間裏起作用的,一旦脫離了這個空間範圍,那麼它們的作用強度是急劇下降的;
那麼在10的負15次方以內以及在我們所能觀測到的宇宙尺度大小範圍之內,萬有引力、電磁力以及強弱相互作用力是世界公認的四大力,物質世界就是在這四個力的作用下形成了我們這個紛繁複雜,統一簡約的物質世界。
那麼問題來了,難道這個世界真的隻有這四大力來統治這個物質世界嗎?我覺得未必,因為在進一步縮小空間的尺度過程中,必定還會存在另一種力在主導,甚至說是有更多的與這四種力有別的其它的力在起主導作用,隻是我們人類目前的科技手段還未發現這些力的形式而已,因為我們還未有能力去打開比電子、中子等粒子更深層次的結構;
其中的原因可能是越是在空間尺度更小的物質,它們結合的方式更為緊密,因而要打開其內部結構所需要的能量更大,因而它們之間相互作用的力也必須是更為強大的另一種力的形式,它們的能量形態也應當是更為精致和穩定,即在相同物質的量的情境下,那麼所釋放出的能量應當是越大的;
但我們本身還找不出單位時間內能夠輸出如此強大動力的能量形式,即便是它的臨界點,依次類推,越是往奇點方向推進的空間尺度,那麼所需要的能量就會越大,它們之間的相互作用也就越強大。
其二是時間問題,或者我們已經打開過電子或者是中子等內部的結構,無論是有意或是無意的情況下,隻是內部結構被打開以後所成的粒子由於所存在的時間過短,我們不夠靈敏的科學儀器檢測不出來罷了,又或者是已經檢測出來但由於存在的時間足夠短暫不足以引起我們視覺上的注意,因而這些都是我們目前所遇到的困難和桎梏;
當然,我們也需要更多的信心,隨著人類社會進程的發展,技術不斷得到提高,那麼物質更深層次的結構將會被一一揭開,那深層次結構的巨大力量將會被我們人類所利用,我們人類也會變得越來越強大,因為我們能夠認識的物質及能量會越來越多,對於改變世界的手段、方式也會越來越豐富。
理所當然,還有一些隱藏起來的物質、能量也會存在,即沒有發出我們可見的光頻或者說發出的光譜頻率在我們目前所擁有的探測器無法檢測到,因而我們無法感知到它們的存在,這部分的物質、能量形態被稱為暗物質、暗能量;
這部分的物質和能量也是構成我們這個世界的物質基礎,也是我們未來能夠充分利用起來的能量,這是我們未來不能夠忽視的物質及能量,不僅不能忽視,還是未來需要著重去發現、探測的形態,而且這部分占比多少比例我們還未可預測,甚至比可能會比可見的物質、能量多得多。
第二節:人類是物質、能量運動的產物
在我們所處的宇宙中,以現在流行的觀點而言,宇宙的起源是起於一個具有巨大能量物質的奇點,也就是所有的物質以及能量都壓縮在一個無限小的空間裏頭,所有的物質結構、能量形態都都還未分化,一切都處於原始狀態,好似那未分裂的細胞,所有的物理規律都會在這個奇點裏失效,即還未存在核力等相互作用力的劃分,物質與能量也還未區分開來,沒有相互轉化的條件,能量即物質,物質即能量,換句話說:世界是統一的。
而長期處於奇點的物質世界是不甘心的或是不安分的內在因子,物質可能與生俱來就帶著一種向外擴張的傾向,處於原地是展示不出它那多姿多彩的樣性,它已經迫不及待地想要展示出它那鮮為人知的另一麵;
當然,這背後必定有幕後的推手在作用於它,那這隻神秘的推手到底是什麼樣的自然規律,這是我們需要尋找的,以目前的說法那便是熵增原理,即在一個密閉的容器中,在無外力幹擾或是作用的情況下,物質與能量總是趨向於無序狀態,總是趨於無規則的運動狀態當中;
但是這種看似毫無規律、無規則的運動狀態下,其實是蘊含著另一種更為廣泛的運動規律,無論它做怎樣的無規律運動,總而言之,它還是會受到各種力的約束,它們是在各種其它物質及能量的約束力作用下所作出的反應或是運動,尤其是進入原子或是更小的微粒更是明顯,因為它們的物質所占有的空間尺度很微小,且質量相對於宏觀物質而言又過輕,因而它們對於任何微小的力而言都是不可忽視的;
因為它們對任何來自四麵八方的微弱的力的作用,反應都是很靈敏的,有些方麵的力較弱而另一方麵的力較強,當然各個方麵的力的大小是瞬息萬變的,而我們無法測量或者計算出這些力的大小,因而我們是無法準確地預測或者計算出物質微粒在下一時刻的運動狀態,因而它在會呈現出我們所認為的無規則運動狀態,那麼微粒越小,這種狀態越明顯地表現出來,因為力的作用過多,計算過於複雜甚是是無法計算這些數不清的數量;
因而才會以物質微粒的概率論或是數理統計的誕生,這是我們人類目前在數學上所遇到的困難之一,或者是我們目前對這些精確的物理規律無計可施的狀態下提出的辦法。
之所以會無序的熵增狀態,那是因為物質及能量都有流向無物質、無能量的空間之中,它們都有趨向於空間的平均狀態,如同在一定空間中的水或者液態,它們總是在忽略分子或其它粒子之間距離情況下,它們總是趨向於將其它的空間填滿,而萬有引力或是電磁力等多種力便是阻礙它們趨於熵增無序狀態或是空間平均分布狀態,這便延緩了物質、能量趨於無序狀態的時間;
而,物質流和能量流便是在這無序擴張的過程中誕生了各種不同的物質、形態能量形式,由奇點向空間外擴張的過程中也誕生了時間因素,時間便是用來衡量物質運動快慢的物理量,時間是單向流動的,因為物質在無外力作用下是不可逆轉為原來的結構或是狀態,或者在某些局部空間狀態下且在一定條件下,如外力作用下是可以逆轉為原來的結構及狀態,如一隻瓷碗掉在地上摔碎了,那麼將碎片重新放回瓷爐中回造,也可以重新回到原來的結構狀態,依舊具有原來的性質及功能,這種在外力的幹涉下,是可以逆轉的;
但是在大範圍的空間中或是在全部的空間中的物質是沒有外力幹涉,因為所有的物質都是我們所研究的係統之內,那麼所有的力都屬於內力,所以不存在外力的作用,因而從大趨勢下,時間是不可逆的,是單向流逝的過程。
人類就是在這些物質、能量的趨於空間均勻分布的運動過程中誕生的,當然這不僅僅局限於人類的誕生過程,幾乎所有的一切形態的物質、能量形式都是在這過程中產生的,每一種物質形態都是在一定條件下產生的,隻要達到每一種物質形態產生的條件,那麼那種物質自然而然會產生;
按照當前流行的學說,宇宙起源於一次大爆炸當中,所有的物質、能量集中在一個孤立的奇點當中,那麼物質與能量也未開始分化,那裏的溫度之高、壓強之大是我們無法想象的,直到爆炸之後,物質、能量逐漸分化出來,溫度也開始慢慢冷卻、壓強也逐漸減小,逐漸出現了強弱相互作用力、電磁力等各種各樣的物質粒子之間逐漸進行結合進而抵抗這種趨於空間平均分布的過程,在結合的過程中就產生了各種各樣的力,而力的形成過程也需要專門的粒子進行傳遞;
也就是說力之間的相互作用不是超距的,換句話說是物質之間的力的傳遞是需要時間和媒介的,物質之間的相互作用是依靠力來傳遞的,而力是通過媒介來傳遞,不同的相互作用力需要不同的粒子來傳遞,而不同的粒子之間的交換又表現為不同的相互作用力;
生物的誕生其實所要求的條件是非常苛刻的,尤其是人類這種特殊的生物的,作為生命的最高級別形態,需要的條件就更為嚴格,適合的溫度範圍、存在著一定的食物或者說是物質、能量補充條件、適量的氧氣等氣體等等生存環境,哪怕是其中一個條件無法達成都不足以支撐人類誕生及生存的空間,人類這種生命形態的形成是物質、能量在運動過程中所必然出現的結果,是眾多物質形態之中的一種普通的形態而已;
如果有什麼特殊之處,那便是我們人類還具有一定的能動性,即對外界環境、狀況的變化能夠作出多種選擇甚至是最優選擇以及對外界進行能動性地改造,這種改造是根據人類的居住、生存生活的需求而進行改造的,即人類具有認識和改造外界物質運動的能力,這種能力是隨著人類對自然規律認識的逐漸深入而逐漸深化,不像其它的物質形態是機械性地作出反應。
第三節:人類的本質就是保存好自身的物質形態
人類是物質、能量運動過程中的產物,那麼生命形態既是從物質、能量中產生而來,因為物質以及能量的趨勢總是在空間中不斷地運動,既然是因為存在著物質與能量的運動,那必然會存在著物質、能量的流失;
其實我們什麼都不做,那麼身體內部的物質粒子與能量形式也是在不斷地運動,運動的過程中有的粒子很活躍,它所處的結構並不足以提供給它束縛的力或者外界的力更加強大而使之逃逸出它所處的結構層次當中,或者逃離於身體之外,因而這樣的生命結構形態經過一定的時間,那麼便會分崩離析,不再是原來的生命形態;
因而必須得從外界之中獲取損失掉的物質與能量,不然不能夠維持原來的生命形態,還會喪失掉原本的生命結構,失去了最為基本的生命特征,因而我們人類若要延續下去,保持我們人類所具有的生命結構與特征,最為本質的就是就保存好自身的物質結構形態,從外界中獲取自身 因為各種運動而失去的物質與能量,保證我們最基本的生命結構以及基本特征,不僅僅是我們人類是如此,幾乎所有的物質形態、能量形式是如此,它們都是想方設法地從外界獲取自身因為不同的運動形式而失去的物質結構、能量形式,最大限度地維持好自身所具有的結構特征及能量形式,或許這就是牛頓第一定律所描述的那樣,當然這裏不僅僅局限於物質的運動狀態,對於所有的物質特征都適用;
物體本身就擁有保存自身物質狀態的一種特性或是慣性吧,或許也可以這樣說,物質從一種的結構、形態在外力作用下或是在空間中趨於分布均勻的過程中變化到另一種結構或者狀態的過程中是需要時間的累積,有的物質需要很短暫的時間就可以一種結構、形態就可以轉化到另一種結構及形態,短暫到人類感知不出這種細微的差別;
因而常常誤以為物質從一種結構形態到另一種結構形態的變化是轉瞬即逝的,即不需要時間的累積;當然有的物質從一種結構變化到另一種結構的過程中則需要比較漫長的時間,漫長到什麼樣的程度,就是在一段相當漫長的時間內仍然可以保留著完整的結構狀態,這樣的變化幾乎是微乎其微的,這樣的變化甚至是可以忽略不計的,這樣的結構是長期處於一個穩定的狀態,它們的細微變化我們人類也無法感知出來;無論是哪一種物質結構、狀態,總而言之,它們都是處於一個不斷變化的運動狀態當中,當然人類也不會例外。
物質結構、能量形態具有保存自我的狀態的這種性質,我們依舊延續牛頓時期慣有的名稱,暫且稱之為慣性,正是這種物質性質的存在,才會使得但每一種結構或者形式得以形成的根本原因,也是人類之所以能夠誕生於天地之間的前提條件,因而這樣的過程利弊兩麵皆存在,當然每一個存在著的物體都是一種暫態,都是物質結構、能量形式演化過程中所誕生的結果,是結果也是一種過程,即這不是最終的結果;
目前所出現的物質結構、能量形態還是會隨著物質、能量在空間中的演化過程而最終會變化為另一種結構及形態,宇宙中的物質、能量世界最終會在空間中歸於平均分布,這是毋庸置疑的,是運動過程中必然的一種結果,當然這是從個別案例之中根據邏輯推演出來的結果,因為我們對宇宙中的物質、能量世界的認識還未完全認識,這樣的推論可能是比較狹隘或是偏頗,甚至是不全麵的,我們也沒有對未來灰心喪氣或是因而感到哀傷,從個別的、有限的物質形態、能量形式的發展形態來進行邏輯推演,因而能不能準確、有效地推廣到一般的物質演化結果,還是有待商榷的。
但可以肯定的是,物質結構、能量形式每時每刻都在不斷地運動和演化中,這是不容置疑的事實,即就是大環境在發生改變,那麼每一種物質結構、能量形式也都得適應外界環境,物質也需通過改變自身結構、能量形式來適應外界環境的變化;也可以通過物體之間力的相互作用來解釋這樣的變化;
因為外界物質、能量形式在空間中的分布已經發生了變化,因而這些已經發生變化了的物質、能量對原來所具有的物質結構、能量形式產生了不同力間的相互作用,繼而產生了與外界條件相適應的物質結構以及能量形式,有些物質結構、能量形式在短暫的時間內發生了巨大變化,這種變化是肉眼可見的,甚至是無法辨別出來的;