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物理世界的极限问题

已有 2191 次阅读 2020-11-4 12:18 |个人分类:科技理论研究|系统分类:观点评述

物理中一共有四种基本力,分别是万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。一切物理现象都是由这四种基本自然力构成的,或可推出宇宙中存在的物理现象的数量是有限的。即使是距我们亿万光年的星体,其上面的物理现象之规律与我们地球上的物理现象也是一致如此的。

其实这个问题或许古人也考虑过的,北宋的科学家沈括提出围棋所有可能的棋局步数为2^361。不过尽管其数量有限,但由于数量非常庞大,所以围棋选手们仍在乐此不疲的创造着棋局。古人还讲过“止於至善”的训诫,或许排列组合的穷尽恰恰要遵守这一思想。

《庄子》上讲“一尺之锤,日取其半,万世不竭”,后人据此原理提出世界可无限细分。不幸的是,这种观点是错误的。因为如世界可无限细分,那实现其的过程就永远不会结束,需永远不停的细分下去。无限小的单位,就需无限的寻找,而这违反常理。所以世界必有一个最小单位,不可能出现无限小的组成单位。因此据科学来讲,人不可能对世界进行无限细分,因为那样的话永远也分不完。没有最小、只有更小是肯定不可能的。可见庄子的极限论及其衍生理论都为错误。

世界上任何一种事物都不能趋于无限,因为无限的事物,如果要将其完整描述一遍的话,就需要花费无限多的时间。也就是说,如果对其进行描述的话,永远也描述不完。而这不但不符合哲学,也不符合物理。以计数为例,由于物理世界中不存在0秒做完运动这一现象,任何物质运动总需要时间消耗,所以计算一个数字总是需要时间的,因此计算无限多个数字自然就需要无限长的时间,从而导致永远也数不出无限大的数字来。

有一种说法是,无理数没有最后一位,可以永无止境的计算下去,而世界科技发展与此一样。此说法如同认为没有最大数字一样,只是一个纯数学理论。无理数计算不过是对前面位的数字进行迭代而已,迭代理论上当然永无止境,但在物理上是站不住脚的。虽然在理想化数学中,没有最大,也无最小,数字可以无限扩展,但在物理中却不然,任何现象其取值一定为有限,不会和无理数理论上位数一样为无限!如虽数学上没有最高频率,但设计电子系统时其频率却存在上限;集成电路之晶体管数目理论上可以无限多,但由于真实世界中物理、化学条件的限制,其数目为有限多。此外无理数、素数虽然理论上无限,但是记载其的纸却为有限大;即使用磁盘、光盘记载,其容量也仍然有限大。此类问题在科学中是普遍现象。而正因为物理上组合之单元不能无限小,范围不能无限大,其可能性必为有限。由此可见,一切事物可能存在的形式均为有限数量。

宇宙中不会有无限多的物质,也即没有无限多粒子。如果物质无限多,其又怎能是存在且可知的事物?那种一厢情愿的认为“物理无极限”的看法,是错误的!无极限的应只有未来的时间和宇宙中物质岛之外的真空,除此之外的一切,都不会趋于无穷。各种物理现象的极限真实存在,时间会验证这一点!

一般人对“科技文化无限多”这一命题坚信不疑,证据往往是“无理数有无限多位小数”、“没有最大的素数”,还有“时间永无停止”所以世界即是无限发展的等等。而这种无限发展结论错误之处在于,一个真实的事物,其组成单元一定是有限多的。不应把一首歌被演唱无数遍,等同于这首歌的长度是无限长,也即不能等同于其组成音符无限多。一个个体被重复无数遍,不等于其个体长度无限长,不等于其组成单元无限多!真实世界的个体组成单元不能无限多,一个物体不能由无限多个原子构成!

无限多是永远也数不完的意思,一个CPU其晶体管的数量不能永远也数不完!任何物理化学现象也做不到那样。所谓对无理数小数位的计算,主要是使用迭代算法,即用前几位数字生成后几位数字,也可说是将上一步的结果代入下一步的运算式,越往后算其运算量越大,以致计算机会算不过来,毕竟没有无限大计算能力的计算机。这好比在一张纸上写数字,只要纸足够大,就可以永远不停的写下去,但世界上没有那种无限大的纸!3.1415926……永远也算不完?照无限位小数这个形式用“神威太湖之光”一亿年也算不完,那样的话多大载体也承载不了!即使全世界所有的硬盘都用来存圆周率也仍为有限。所以从物理上分析,科技文化皆为有限多。

不过话又说回来了,世界上就没有无限多且不重复的事物了吗?答案是否定的。原子热运动与基本粒子状态就是永远不会重复的,因为其是真随机,而非计算机这种伪随机。因此,这种热运动永远没有极限、永远不会重复,物理世界的运行也就因而永远都不会重复。



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