宇宙诞生的三大基本定律!物质不灭、能量守恒,只差信息没搞懂了

娱乐小趴菜 2023-09-17 08:38:35

本定律,塑造了整个世界。然而在我们现实中除非是牛顿、爱因斯坦那样“爱钻牛角尖”的天才,基本没可能发现它们的存在。

这些基本定律,就如同上帝为我们设定好的齿轮,藏在幕布后缓缓旋转,控制着全世界,乃至整个宇宙。

然而,人类至今还有一个基本定律没有搞懂,它就是——和物质、能量相对应的,信息。

物质不灭

“世界是由物质组成的”,这句话对于我们来说,绝对听了不下上百遍。物质到底是什么?这个词具有科学与哲学上的双重意义,并且最开始思考物质定义的并不是科学家,而是哲学家。

在哲学上,物质指的是与精神相对的东西,只要不是只存在于大脑意识中,只要在世界上实际存在的东西,就可以被称作“物质”。

在这个定义下,所有的粒子、光、声、波、场、能量,哪怕是时空都可以被认为是物质。在辩证唯物主义中,世界的统一性就在于物质性。

科学家又是如何看待物质的呢?

经典物理学和化学中,物质是任何有质量且通过体积来占据空间,并且是由原子及分子依照某种规则或形式组合而成的物体。

虽然这句话很长,但是得注意,科学实际上没有给物质做出明确定义,只有通常定义。比如物理定义的物质通常是由夸克和轻子组成的物体,而光子、玻色子在物理定义中通常不被认为是物质。

根据E = mc²,即质能等价(mass-energy equivalence),物质具有不灭性,即物质是无限、永恒、绝对的。

明明一杯水可以因为高温而蒸发,原子核也能被中子集中进而碎裂成更多的中子,前者已经“消失”,成了新的物质,为何还说物质不灭?这就不得不提到质量守恒了。

质量守恒

按照教科书的说法:

任何一个物质和能量的所有转移都封闭的系统(封闭系统)而言,系统的质量必须随时间推移保持不变;又因系统质量不能改变,所以系统的量既不能添加亦不能移除。据此,质量的量值随着时间变化并不改变而是守恒的。

这个定律旨在说明,宇宙中所有的质量是恒定的,它既不可以被额外创造出来,也不可以因为破坏而削减。

前文我们提到的水蒸发“消失”在空气中,以及微观世界中的核裂变,都没有让物质和能量消失,反而只是通过一些特定的方式,使得物质与能量从原本的组合中脱离,在空间中得到重新排列。

虽然在形态上已经完全变了模样,但实际构成它们的粒子并没有消失,只是得到了转化。

这条定律不仅在经典力学中得到证明,在量子力学与狭义相对论中也有说明:能量和质量会形成一个守恒量。

要注意的是,质量守恒定律强调了封闭系统,因为质量在开放系统中通常不守恒,开放的系统允许各种物质和能量进出。

其次,在广义相对论中,质量和能量也不严格遵循守恒定律。也别忘了目前还未被人类看见的暗能量,按照已知的理论,暗能量或许也不守恒,它随着宇宙的膨胀而膨胀。

可以看出,物质和能量的关系相互依存又相互影响,那么信息是否也如此?

信息守恒吗?

信息的情况则更复杂,因为宇宙中存在黑洞。在经典物理和量子物理中,有一条共同的核心准则:原则上,一个系统在某个时间点的状态应该决定了其在其他任意时间点的状态。

然而黑洞的存在违反了这个准则,黑洞打造了一个任何物质都无法逃逸的时空区域,这就意味着,我们永远无法得知黑洞在最开始是什么样子的,黑洞这个物质的初始状态信息因为它自身的特质而永远丢失了。

理论上来说,信息应该也是守恒的,但是根据霍金辐射,黑洞会消亡,这就违反了刘维尔定理对信息守恒的预测并导致了物理上的佯谬。

结语

信息究竟是否守恒,是否和物质与能量一样,具有相互转化且不灭的性质,一时间物理学界众说纷纭,难以有定论的信息成了宇宙中最神秘的存在之一。

虽然物质、能量和信息构成宇宙的基本,它们本身还存在很多谜团,但正是因为宇宙中处处充满玄妙,才引得人类对宇宙充满好奇。

5 阅读:2077
评论列表
  • 2023-12-13 14:37

    信息永远存在,只会转变成另一形式。

    小叶 回复:
    信息是会变化的,就跟树一样,长在地上是书,做成桌子,就是书桌,木头还是木头,只是信息已经改变。
    黄恒 回复:
    信息只存在载体中
  • 2023-09-21 10:17

    数学是语言推理表达功能的一个特例,是应用广泛的思维推理工具,不是基础学科,是典型的应用学科。(广义)物理观测发现新现象,归纳新公理,才是真的基础。……物理学观测自然归纳公理概念符号,发现了物理公理1+1=2,创造了数学。为名利鼓吹数学,数学号称物理,这是不是欺师灭祖?跟悖论斯坦一模一样的。祸害物理也祸害了数学,祸害科学祸害子孙祸害国家,都是名利之徒!!!

    Ydccaep 回复: 黄恒
    物理发现了公理,这些公理可以利用,利用已有公理演绎证明特称命题就是数学。
    黄恒 回复:
    物理不经过计算怎样用去应用科技
  • 2023-11-25 14:19

    专搞创造假说的悖论斯坦!…… 创造假说10000个,也不可能认知自己后脑勺的形状,只可能是欺骗!认知自然规律只能靠观测归纳。……依靠老婆数学,依靠创假物理,解释稀奇,号称证明了不可能证明的公理。。。蔑视自然,挑战诚信,欺师灭祖,终身搞骗!………自然绝对诚实,观测认知可能走弯路,但真理永远是绝对的,真就是真假就是假。………“相对真理”是悖论斯坦的骗术之一!

  • 2023-11-25 14:19

    敬畏自然与宗教与诚信:::自然存在没有原因,没有目的追求,没有为何,只有如何。认为神创造了自然存在,是获得诚信共识的有效方法。………悖论斯坦瞎编自然存在“引力”原因,是蔑视自然!………按照质能方程,悖论斯坦吃屎和吃沙子完全等效,都是原子弹,笑死人了!………我不知道,只有上帝知道,是美德(敬畏自然,诚信)!自然的绝对诚实是人类生存的唯一依靠。

  • 2024-09-27 15:17

    质能方程对不对,还说不好呢!很简单的例子,铁。根据质能方程,铁是蕴含着很大的能量的。可是科学共识,不管是核裂变还是核聚变,到了铁就不再释放能量了,反而需要吸收能量才能进一步下去。那么铁有能量吗?

  • 2024-03-16 10:12

    悖论斯坦,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法。祸害数学,祸害物理,终身搞骗,祸害极大极深极广。

  • 2023-09-21 17:25

    宇宙 地球是一个变化不均匀的电磁场 物体 粒子是电磁物质的聚集体 中子原子是带电的 任何物体任何两点都变化的电参数 带电体之间的力量是变化的电磁力 物体之间不但有引力 还有斥力 只是大小不同 二者相互依存 在一定范围之内相互转换 是电磁力人与人之间 国与国之间 人与环境之间的作用是相互的电磁力 是作用力与反作用力的关系 分为引力和斥力及转换宇宙法则是一杆称 即平衡或是公平 是作用力与反作用力的平衡

  • 2023-12-08 01:44

    不管自然科学还是社会科学,除了逻辑推理自洽以外,还需要观测证明正确,还需要实用性才行。

  • 2023-12-31 17:32

    宇宙并不是西学科学家假想,猜想的诞生,创生,而是中华国学自古以来认定的由阴阳(即轻重元素(粒子)物质)循环续生。详见《守正创新国学现代化》一文。龚木益

  • 2024-04-04 20:29

    在数学上信息是会消失的!2+3等于5.只看5是不能知道5是1+4还是2+3得来的!5代表现在,之前是什么样子并不能推导出唯一解!而过去是唯一的!

  • 2023-09-17 14:50

    信息了解清楚的话,很可能就会知道死亡是什么。

  • 2023-10-01 10:08

    宇宙是一个庞大的虚拟现实电子世界,恒星是正电子(向负电子传输能量和信息:光、热、各种射线等),行星是负电子(信息载荷:地球万物不过是虚拟电子世界的浩瀚信息元素,接受正电子的能量输入和信息传递)!本人二十一世纪最伟大的科学发现![笑着哭]

  • 2023-09-19 00:14

    宇宙它爹诞生了“宇宙探秘者”,然后,宇宙探秘者就诞生了三大基本定律。

  • 2023-10-02 09:39

    死亡能复活被庞加莱回归秒的渣都不剩

  • 2023-12-27 09:22

    通篇放屁放屁放屁!!!①质能守恒!②信息的本质:仅仅也只能是智能生命用以探寻、研究、描述和记录大千世界万象纷呈的过程和“结果”,其优劣取决于科技发展程度(包括信息的可信度以及存储、传播技术的水准)!

  • 2024-01-28 16:55

    所有发明本就以信息形式存在,我们只是发现罢了。

  • 2024-05-24 15:46

    从起元研究,空洞无拒!从人类世界如何延续下去研究,可能豁然开朗!可能真的是庸人自扰,人类终究无法完全控制意念淡入虚无!

  • 2024-09-10 23:50

    物质+信息+能量=智能时空地罗天网[点赞][点赞]

  • 2024-09-12 02:31

    信息是人造的概念,宇宙只有物质能量

娱乐小趴菜

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