空間的原子
還記得阿喀琉斯追龜嗎?芝諾說,阿喀琉斯在追上這個(gè)移動(dòng)緩慢的生物之前要跑完無窮多的距離,這種觀點(diǎn)我們接受起來有些困難。數(shù)學(xué)已經(jīng)為這一困難找到了一種可能的解答,證明無窮多個(gè)逐漸減小的間隔之和等于有限的間隔。
但在自然之中真的如此嗎?在阿喀琉斯和烏龜之間真的存在任意短的間隔嗎?去談?wù)撘缓撩椎氖畠|分之十億分之十億分之一,然后再分割無窮多次,真的有意義嗎?
對(duì)幾何數(shù)量的量子譜的計(jì)算表明,答案是否定的:任意小的空間并不存在,空間的可分性有個(gè)下限,它雖然是非常小的尺度,但確實(shí)存在。這就是馬特維·布朗斯坦在20世紀(jì)30年代憑直覺領(lǐng)悟到的。體積譜與面積譜的計(jì)算證實(shí)了布朗斯坦的想法,并且用精確的數(shù)學(xué)形式表達(dá)出來。
阿喀琉斯不需要跑無窮多步才能追上烏龜,因?yàn)樵谟邢薮笮〉奈⒘=M成的空間中,無窮小的步子并不存在。英雄會(huì)離烏龜越來越近,最終以一次量子飛躍趕上它。
但仔細(xì)想一想,這不就是留基伯和德謨克利特提出的解決辦法嗎?他們談到物質(zhì)的分立結(jié)構(gòu),我們并不確定他們是如何討論空間的。不幸的是,我們沒有他們的文本,只能勉強(qiáng)使用他人引述中的稀少片段。這就像是試圖通過對(duì)莎士比亞的引述來重建莎士比亞的戲劇一樣。[39]亞里士多德曾引述, ;德謨克利特推理說,連續(xù)體作為點(diǎn)的集合本身就不自洽,這點(diǎn)可以應(yīng)用于空間。我想象假如我們有機(jī)會(huì)詢問德謨克利特,把空間無限分割是否有意義,他的回答只能是分割一定有極限。對(duì)阿夫季拉的哲學(xué)家來說,物質(zhì)是由不可再分的原子組成的。一旦理解了空間非常像物質(zhì)——如他自己所言,空間有其本身的屬性與“特定的物理學(xué)”——我懷疑他會(huì)毫不猶豫地推斷說,空間也只能由不可再分的基本單元組成。我們也許只是在追隨德謨克利特的足跡。
我當(dāng)然并沒有暗示說兩千年來的物理學(xué)都是無用的,實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)毫無意義,德謨克利特像現(xiàn)代科學(xué)一樣令人信服。很明顯我不是這個(gè)意思。沒有實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué),我們無法理解我們已然理解的事。然而在發(fā)展理解世界的概念模式時(shí),我們既要探索新的理念,也借助過往巨匠強(qiáng)有力的靈感。德謨克利特就是其中之一,我們站在他的肩膀上發(fā)現(xiàn)新知。
但還是讓我們回到量子引力吧。
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