物质可以无限细分吗？科学以为找到了答案，但宇宙又出了个难题

其实这个问题从古代就有，哲学家在刨根问底追寻答案。

中国古代有一个哲学典故，出自《庄子》：一尺之锤，日取其半，万世不竭。这就是说物质是无限可分的。

当然，这只是存在人类的数学理念中。

对应于物理世界，量子力学认为物质是有最小基本组成单位的，时间和空间都有最小的单位，就是普朗克时间和普朗克尺度。

如果我们仔细看一下我们周围的世界，看一下宇宙万物星辰的运动规律，就会发现：不管星辰多遥远，都有统一的法则所支配。在地球上的任何一个角落，物质的运动规律都是相同的。

无限复杂的世界和无限广阔的宇宙，能够协调有序运动，这就要求物质世界的规律是有限的，如果物质世界的规律是无限的，这个世界就会乱套。

那么我们反过来说，假如物质是无限可分的，那也意味着会有无限多种规律存在。

也正因为如此，量子力学给出的答案是合理的，也就是说物质是由最小基本组成单位的。

基本粒子分成两大类，一种是费米子，符合泡利不相容定律。另一种是玻色子，其运动规律服从玻色爱因斯坦统计。

正因为宇宙间物质种类有限，最小单位有限，所以物理学的规律也是有限的。

物理学前进的方向，就是要把众多的规律归结为简单和统一的规律，这也必然要求物质世界有最小刻度。

根据量子力学的说法，真空是虚粒子的海洋。这些虚粒子随时在涨落过程中出现，瞬间又湮灭。

所以真空是含有能量的。

为了证明这个观点，一个叫卡西米尔的科学家，用了两块平行的金属板放到足够近，板外侧会产生轻微的推力，这被称为卡西米尔力。

现代集成电路，就需要用这个理论来制造半导体器件。

所以，关于物质是不是无限可分的，应该就到此为止了：一尺之棰日取其半，万世不竭，是不可能实现的。

但是，真空是虚粒子的海洋，与虚粒子的海洋就是真空，是不是全等价关系呢？

为什么我们要提出这样一个问题，就是因为光在真空中是无障碍通过的。

如果真空和虚粒子的海洋是全等价关系，就意味着真空是离散的。光在离散的介质中通过会发生色散现象。

如果出现这样的现象，日月星辰就会变得一团模糊。望远镜望向太空，就感觉镜头被蒙上了一层雾。

但是实际上这种现象并没有发生。

这个问题引申开来，最后会产生一系列的广泛影响。因为电场、磁场根据量子力学的观点是由光子传播的，所以如果量子力学是对的，电场和磁场也是离散和不连续的。

但是，在实验室中从来没有发现电场和磁场是离散的。

所以，今天的理论物理学正处于一个关键的转折点。

广义相对论和量子场论是现代物理学最重要的组成部分，但是广义相对论描述的时空几何结构是连续的。而量子引力描述的时空几何结构是离散和不连续的。

为了弥补连续性和离散性的问题，量子力学发展出了弦理论和圈量子理论。

根据最新的量子场论，所有的东西都可能是由颗粒组成的，但是所有的粒子都是由折叠的连续场组成的，我们只是把它当作颗粒来测量。这就是物理学家所说的“微扰理论”：无限连续的离散测量。

换句话说，离散粒子是连续场中的褶皱。

所以到目前为止，量子力学的答案是这样的：时空不是连续的，它是由量子粒子组成的，但是量子粒子不是离散的，因为它们是无限连续振动场的褶皱。自然界不仅仅是连续的，而是一个被折叠的连续统（连续统是集合论的概念，简单的说就是一根包含了所有数的数轴，有理数在数轴上的分布就是离散的）。

这个问题好像到这里已经终结了，但是量子场论没有办法描述大尺度的宇宙形状，也没有办法描述宇宙的起点和终点，而且无法解释宇宙的高速膨胀和遥远星系的退行现象。

到目前为止，描述时空最准确和最正确的理论仍然是广义相对论。

弦理论和圈量子理论都没有被实验证实。

所以，到目前为止，物理学仍然没有找到答案。