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微观世界里的各种粒子为什么不是静止的？

粒子,物质,能量微观世界里的各种粒子为什么不是静止的？

发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

问题补充： 是不是微观世界里的粒子运动才造成了宏观世界里的天体运动。

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

非常有意思的话题。最为一个物理爱好者，同时也是物理系的毕业生，实话实说，这种问题考虑得不多。但是在这里，我还是想竭尽所能地跟大家探讨一下。

先回答我的个人理解：运动是物质的属性。

一、因果论

在人类的生活经验里面，我们很容易接受因果论的观点，事物的发展必有其原因，对于宇宙天体的运动，自然而然地会想到它们为什么会运动。然而科学界对于因果论这种东西并不能完全的肯定。从科学的角度来说，量子力学之前的理论都是符合因果论的。爱因斯坦的广义相对论也是建立在因果论之上。然而大家都知道量子力学有一个不确定原理，一个氢原子，它的核外电子以电子云的形式分布在自己的能级上，我们不能说这个电子此刻在什么位置，它是同时分布于所有可能的位置上的。任何时刻，我们都无法同时得到一个电子准确的位置和动量的值，量子力学里面管这个叫做不确定性原理。在目前所能探知的微观粒子层面，因果性并不正确。

二、普朗克尺度

当我们乘着飞机，飞掠在大海之上，我们会发现，大海是平静的。当我们降低高度，贴进海面飞行，我们会发现，海面其实还起伏着波浪；如果我们捧起一碗海水，在显微镜下放大，我们就会像当年布朗那样发现其实水分子在不停地做着无规则的运动；如果我们进一步深入到分子和原子的内部，我们还会看到电子以电子云的方式分布在原子核的周围。电子的半径为10^-15m数量级，质子、中子的半径为10^-16m数量级，而普朗克尺度为10^-35m数量级。在更微观的层面，是否是汹涌澎湃，科学家还一无所知。我们现在认为的微观粒子的不确定原理，是因为我们还无法去探查更细微的时空结构。

三、质能方程

从狭义相对论推导出来的质能方程，即：E=mc^2。这个方程完美的给出了质量和能量之间的关系，质量的本质就是能量，运动也是能量的表现方式之一。因为运动即能量，能量即质量，质量即物质。我们不能抛开物质和能量来谈运动，当然也不能抛开运动来谈物质和能量，它们是同一个事物的不同侧面。

四、广义相对论下的时空关系

从目前天文学家的观测结果来说，毫无疑问广义相对论是正确的。在广义相对论中，时间、空间都不是绝对的，它们的尺度都跟运动有关，随着速度的增加时空结构会发生变化，时空结构跟物质（质量）的运动（能量）联系了起来，我们讨论物质的运动，就离不开时空，同样道理，我们讨论时空，也不能避开物质的运动不谈。甚至是时空的结构，都会因为物质的运动发生改变。爱因斯坦说：“物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动”，我理解这句话的意思就是，时空、物质以及运动其实都是一体的，是同一个事物的不同属性。

五、能量的量纲透露出来的秘密

量纲分析是自然科学中一种重要的研究方法，它根据一切量所必须具有的形式来分析判断事物间数量关系所遵循的一般规律。通过量纲分析可以检查反映物理现象规律的方程在计量方面是否正确，甚至可提供寻找物理现象某些规律的线索。量纲分析又叫因次分析，是20世纪初提出的在物理领域中建立数学模型的一种方法。量纲分析就是在量纲法则的原则下，分析和探求物理量之间关系。

能量的量纲为Kg.m^2/s^2，我们从这个量纲里能读出来的信息是，能量跟质量成正比、跟长度的平方成正比、跟时间的平方成反比。从这里可以看出，能量与质量、时空之间的关系是相互联系、密不可分的。

六、热力学第一定律

如果我们从整体的角度去理解物质的运动，就可以明白，能量即不能被创生、也不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，从一种形式转换到另外一种形式。它可以是机械能（动能、势能）、热能、以及热能以外一些形式的能量。

能量守恒定律可以表述为：一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。

七、热力学第三定律

热力学第三定律认为，当系统趋近于绝对温度零度时，系统等温可逆过程的熵变化趋近于零。第三定律只能应用于稳定平衡状态，因此也不能将物质看做是理想气体。绝对零度不可达到这个结论称做热力学第三定律。

物理学家在宇宙的观测实际中发现，宇宙的发展趋势是熵增方向。只要熵不为零，物质就在一直运动，而宇宙的特性就是要增加熵，也就是说运动不会停止。

总结

如果小伙伴们您耐心地看到这里，大家还需要去纠结为什么微观粒子不是静止不动的吗？因为运动就是宇宙发展的趋势，宇宙是由能量、物质、运动、时空共同组成的，能量、物质、运动、时空只不过是宇宙总体特征的不同侧面而已，我们不能把它们单独拿出来，去问为什么，因为我们虽然可以单独研究某一个方面，但是它们之间是相互转化、相互依赖、密不可分的。如果我们非要问物质为什么会运动那就只有一句话：运动就是物质的属性。

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【参考文献】

天津人民出版社 《相对论》 作者 爱因斯坦

高等教育出版社 《量子力学教程》作者 周世勋

科学出版社 《热学 热力学与统计物理》作者 曹烈兆、周子舫

回答于 2019-09-11 08:43:50

这是一个终极问题。一般来说，终极问题本身就不需要答案。一个问题之所以能成为终极问题，在于它本身无需回答就已然成为一种规则而存在着。

没有人看得见微观世界的各种粒子，即便是最大的那个。人类通过自己的眼睛，能够亲眼目睹的最微小规模的运动方式，是显微镜下花粉在液体中的“布朗运动”。爱因斯坦就是以此间接的估算出了水分子的质量和大小。所以，本题已然就是一种几乎不容置疑的自然规则的陈述，即，所有的人，只须相信它。

当然，这不是对这个问题应该持有的立场。既然是终极问题，那么也应该存在着对应的终极答案。

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