马克思主义哲学体系与现代物理学

1、马克思主义哲学体系与现代物理学工设131严宇2014.3.17马克思主义哲学推动现代科技的发展现代科学技术的发展为马克思主义哲学体系的持续发展提供了科学依据马克思主义哲学与现代科学技术相辅相成，共同进步马克思主义哲学体系推动现代科技的发展马克思主义哲学体系推动现代科技的发展马克思主义哲学体系追求物质世界统一性、系统性、非线性和复杂性等，为科学技术的发展提供了思想上的动力马克思主义哲学体系中实践的科学观等，又为科学技术的发展提供了物质上的动力现代科学技术的发展为马克思主义哲学体系的持续发展提供了科学依据科学技术扩展了人的视野，革新了宇宙观和世界观科学技术成为第一生产力，推动人类社会走向知识社会科

2、学技术与人文社会强烈作用，对人的全面素质提出了新要求以下，仅以物理学海洋中的以下，仅以物理学海洋中的几朵浪花，来简单了解世界的几朵浪花，来简单了解世界的物质性物质性 我们每个人都有出生，也会有死亡，在这短短的岁月之中所创造出的精神与物质财富，着实令人叹为观止； 那么我们有时会想到，我们生活的这个宇宙，也有她开始与终结之处吗？ 始于何处？又将，终于何方？ 其实，宇宙是一个无限的概念，人们不可能看到宇宙的始终。但是人们可以像认识人类的历史一样来认识银河系的开始和结束。因为银河系的始终可以代表宇宙的运行规律。只不过宇宙有无数的星系罢了。所有的星系都在宇宙中演绎者一个规律支配的运动。 但人类的想象力向

3、来是无穷的，人们对于宇宙的起源仍旧拥有无限的热情，无数的人为此付出了毕生的心血。而当今比较流行的宇宙起源学说即是：宇宙大爆炸宇宙大爆炸起源起源 1948年，乔治伽莫夫发表了一篇“大爆炸宇宙论”的文章，他认为宇宙起源于一次大爆炸，并作出了一个惊人的预言：宇宙的热的早期辐射（以光的形式）今天还应在周围存在，但其温度已被降低到5k。理论预言后被彭齐亚斯和威尔逊于1965年证实。伽莫夫的“大爆炸宇宙论”主要从大爆炸1秒钟讨论起的。 然而，他未能论述是什么力量使宇宙发生大爆炸的？那宇宙的第一推动力是怎样的？从广义相对论的理论看，当时空等于零时，是宇宙的最小条件，这时宇宙出现一个奇点。奇点处宇宙体积为零，

4、物质密度、奇点温度、时空曲率都出现了无穷大。这些都是现代物理定律无法解释的。 现在我们暂且相信宇宙大爆炸理论的可行性，那么大爆炸的那个点呢？这就引出了今天所介绍的：宇宙奇点宇宙奇点奇点奇点（物理学、宇宙学中的概念） 大爆炸宇宙论所追溯的宇宙演化的起点。它具有一系列奇异的性质，无限大的物质密度，无限大的压力，无限弯曲的时空等。物理学奇点，全称物理学奇点，全称“奇异点奇异点”。 不少学者证明在广义相对论的宇宙学中，不少学者证明在广义相对论的宇宙学中，“奇点奇点”是不可避免的，均匀各向同性的是不可避免的，均匀各向同性的宇宙是从宇宙是从“奇点奇点”开始膨胀的。开始膨胀的。1970年，年，英国理论物理学

5、家霍金英国理论物理学家霍金(S. Hawking， 1942 )等人提出等人提出“奇点定理奇点定理”，证明当把，证明当把广义相对论应用于宇宙学时，就必然会出广义相对论应用于宇宙学时，就必然会出现现“奇点奇点”，不仅大尺度宇宙会出现，不仅大尺度宇宙会出现“奇奇点点”，而且一个恒星的引力塌缩的最终结，而且一个恒星的引力塌缩的最终结局也是局也是“奇点奇点”。作为作为“宇宙学的奇点宇宙学的奇点”，大多科学家认为它是宇宙产生，大多科学家认为它是宇宙产生之初，由爆炸而形成宇宙的那一点。它具有所有物质的之初，由爆炸而形成宇宙的那一点。它具有所有物质的势能势能, ,而这种势能而这种势能-正是由大爆炸而转化为宇

6、宙物质的正是由大爆炸而转化为宇宙物质的质量和能量质量和能量, ,，我们可以想象，奇点是一种没有固定形状，我们可以想象，奇点是一种没有固定形状的、没有体积的不可思议的存在。作为一个世界的发生的、没有体积的不可思议的存在。作为一个世界的发生之初，它应该具有所有形成宇宙中所有物质的势能，而之初，它应该具有所有形成宇宙中所有物质的势能，而这种势能这种势能-正是我们所言的能量正是我们所言的能量, ,我们可以想象，能量我们可以想象，能量是一种无形的东西的，所以奇点是无形的。同时我们还是一种无形的东西的，所以奇点是无形的。同时我们还可以想象可以想象, ,在某一点上宇宙奇点的这一势能平衡被打破，在某一点上宇宙

7、奇点的这一势能平衡被打破，于是偶然的，能量便不断转换为物质，而经过若干年而于是偶然的，能量便不断转换为物质，而经过若干年而形成了我们的宇宙形成了我们的宇宙-物质与能量的共生体。它是存在于物质与能量的共生体。它是存在于宇宙形成之前的宇宙形成之前的“第一推动第一推动”（虽然宇宙形成之前没有（虽然宇宙形成之前没有“时间时间”这一概念）这一概念）然而我们不能想象的出的是什然而我们不能想象的出的是什么东西引发了这一奇点势能平衡的被破坏。数学上，奇么东西引发了这一奇点势能平衡的被破坏。数学上，奇点是没有大小的点是没有大小的“几何点几何点”，就是不实际存在。令人难，就是不实际存在。令人难于理解的还有，没有大

8、小的奇点物质竟然是能级无限大于理解的还有，没有大小的奇点物质竟然是能级无限大的物质。这些是同我们现有的理论和观念不相合的。的物质。这些是同我们现有的理论和观念不相合的。定义方法定义方法 根据黑洞理论，黑洞中心存在一个密度与质量无限大的奇点，所以要定义黑洞之前，必须定义奇点。借用爱因斯坦的橡皮膜类比，假如一个物体的能量或者质量足够大，它就会将橡皮膜刺出一个洞，而这个洞就很可能是说的奇点。由于已经能够证明黑洞的存在，又确定黑洞的中心是一个奇点，这里就从黑洞入手。黑洞黑洞 史瓦西黑洞 史瓦西黑洞就是所谓“寻常黑洞”，它是直接由较大的恒星演化而来的。恒星到晚期时核燃料消耗殆尽，辐射压（光压）急剧减弱，

9、星体在其自身引力的作用下坍缩。若质量（指原恒星的质量）大于8倍的太阳，其产物就是黑洞。在宇宙空间里，此类黑洞具多数，其最大质量一般不超过50倍太阳。 从数学上来说，史瓦西黑洞就是其外部的引力场符合史瓦西解的黑洞。史瓦西研究的是在绝对真空中完全球对称的，在塌缩过程中没有丝毫物质异动，不带电荷不带电荷，没有丝毫旋转的没有丝毫旋转的，标准理想化恒星的塌缩过程，以及它内外时空的场方程解。黑洞黑洞 克尔黑洞 是不随时间变化的绕轴转动绕轴转动的轴对称黑洞。这类黑洞的中心是一个奇环。 相比于静态的史瓦西黑洞，克尔黑洞更接近于实际物理上的黑洞克尔黑洞更接近于实际物理上的黑洞，因为大多数恒星都具有一定的自转角动

10、量，当它们坍缩成黑洞时仍然会保留部分角动量。 克尔黑洞可能与白洞连接，因此，进入克尔黑洞的物体只要不撞在奇环上就有可能从白洞出来。显然，光线是无法从黑洞上面逃逸出来的，这就是说明黑洞的引力加速度和表面逃逸速度都是超光速的。现有的定理是把撞到奇点上的物质看作“消失”了，事实上，物体在接近奇点的时候会被很快的加速到光速以上，而根据以前的证明，超过光速就会跳到另外一个时空超过光速就会跳到另外一个时空，所以根本就不用管这个可怜的物体，他和当前时空没有关系。根据以上的推理，就可以对奇点做一个新的定义，奇点是现有时空上的一个破损点。换句话说，奇奇点就是时空隧道的入口点就是时空隧道的入口，假如能忍受加速度造

11、成的潮汐力，完全可以从这里出去。宇宙演化宇宙演化 从奇点到奇点 宇宙的浩瀚，无法用语言描述，而时间简史：从大爆炸到黑洞又为它增添了一层又一层的神秘，当然也为霍金追求终极真理的顽强灵魂深深折服。他的人格魅力，就如黑色宇宙中的蓝巨星一样散发出活力与智慧的光芒。 追溯到过去，估计在141亿年左右，“四大皆空”都“无”，发生了一桩开天辟地的大事，一个体积极小、温体积极小、温度极高、密度极大的度极高、密度极大的奇点爆炸了，而这个小小的奇点使宇宙诞生了。宇宙演化宇宙演化在经典广义相对论的框架里，证明在很一般的条件下，空间时间一定存在奇点，奇点可以看成空间时间的边缘或边界空间时间的边缘或边界。只有给定了奇点

12、处的边界条件，才能由爱因斯坦方程得到宇宙的演化，但是宇宙的边界只有造物主知道，许多科学家曾为之废寝忘食。霍金为解释了这个问题，他认为宇宙的量子态是处于一种基态，空间时间可看成有限无界的四维面，正如地球的表面一样，只不过多了两个维数而已。宇宙中的所有结构都可归结于量子力学的测不准原理所允许的最小起伏。从一些简单的模型计算可得出和天文观测相一致的推论，如星系、恒星等等的成团结构，大尺度的各向同性和均匀性，空间时间的平性，即空间时间基本上是平坦的，并因此才使得星系乃至生命的发展成为可能，还有时间的方向箭头等等。霍金的量子宇宙论使对宇宙有了系统的研究。宇宙演化宇宙演化 在这之前，科学家都一致认为，在引

13、力吸引下，宇宙必须在膨胀或者在收缩。按照广义相对论，宇宙在过去某一时刻必须有一无限密度的状态，亦即大爆炸大爆炸，这是时间的有效起始。类似地，如果整个宇宙坍缩，在将来必有另一个无限密度的状态，即大挤压大挤压，这是时间的终点。即使整个宇宙不坍缩，在任何坍缩形成黑洞的局部区域里都会有奇点。这些奇点正是任何落进黑洞的人的时间终点。在大爆炸或其他奇点，所有定律都失效，这个问题仍未得到解决。宇宙演化宇宙演化 当将量子力学和广义相对论相结合，似乎产生了以前从未有过的新的可能性：空间和时间一起可以形成一个有限的、四维的没有奇点或边界的空间，这正如地球的表面，但有更多的维数。看来这种思想能够解释观察到的宇宙的许多特征，诸如它的大尺度一致性，还有像星系、恒星甚至人类等等小尺度的对此均匀性的偏离。它甚至可以说明观察到的时间的箭头。但是如果宇宙是完全自足的、没有奇点或边界、并且由统一理论所完全描述，那么就又怎么去统一宇宙间的数据呢？宇宙演化宇宙演化 科学变得对哲学家对哲学家，或除了少数专家以外的任何人而言，过于技术性和数学化了，哲学家如此地缩小他们的质疑的范围，以至于维特根斯坦说道：“哲学仅余下的任务是语哲学仅余下的任务是语言分析。言分析。”这是从亚里士多德到康德以来哲学的伟大传统的何等的堕落！ 然而，确实发现了一套完整的理论，它应该在一