物质是可以无止境地细分下去的吗?

答:物质是不能无限细分的。

“一尺之棰,日取其半,万世不竭“,这是古代庄子的思想,在数学中成立,但是在实际当中行不通,因为根据现有物理理论来看,物质存在最小单位。

生活中见到的大部分物体,都由原子组成,原子又由原子核与核外电子组成,原子核本身还可以细分为质子和中子,现代物理学中能接触到的基本粒子,有夸克、电子、光子、中微子、希格斯玻色子等等。

在量子力学中,到了基本粒子层面后,物质就无法继续分解了,至少在当前科学技术层面无法细分,这些基本粒子的组合,构成了纷繁复杂的物理世界。

另外量子力学指出,宇宙存在最小尺度“普朗克长度”,数值大约是1.6*10^-35米,低于这个长度是没有意义的:

在一些较为前沿的理论中,比如超弦理论,就认为事物由更小的“弦”组成,电子、夸克和光子等等,都可以继续细分为“弦”,弦以不同的方式震动得到了不同的粒子。

弦的尺度数量级为普朗克长度,以现有的实验技术,远远无法探寻弦理论研究的尺度,所以超弦理论目前还处于理论研究阶段,也是被看好的最有可能成为终极理论的理论。

量子力学的观点,就是假设世界是离散的,长度、时间、空间都是离散的,这样的处理方式能避免很多悖论,也非常符合实验观测数据。

在数学中,有一个非常有趣的数学悖论,叫做“巴拿赫-塔斯基悖论”或者分球悖论,该悖论建立在选择公理上严格推导出来。

分球悖论的大致意思,指的是一个三维实心球,可以通过细分为有限部分,每部分又分为无限份,然后仅仅通过旋转和平移,就可以重新组合成两个完全一样的实心球,而且和原来的实心球一模一样(质量相同,密度相同,半径相同)。

该悖论或者说定理,在数学推导上无懈可击,但是明显违背了物理定律,其中的关键在于,分球过程涉及“无限细分”,一旦物理世界不能无限细分,那么该悖论就无法在物理世界中出现。

这一悖论似乎暗示着物理世界不能无限细分,但是仅仅是一种暗示而已,大自然规律是和谐与美妙的,当然不允许这样的悖论在现实世界中发生。

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标签: 数学
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