1. 物理研究的空间限度和时间尺度是什么
你好!
七维、十二维。时间尺度,三维、四维空间限度,一维、光年
希望对你有所帮助,望采纳。
2. 物理学里常用什么表示宇宙中宏观尺度,用什么来描述微观尺度
宏观尺度:光年
微观尺度:
核子:费米
材料:纳米
3. 尺度是什么 为什么说人是万物的尺度
留基波一德谟克利特的原子论是古希腊奴隶主民主制的哲学概括,只有经过留基波、德谟克利特从宇宙论、认识论的高度上概括,才有智者学派把个人主义、感觉主义原则在人类社会中的具体运用,从而为苏格拉底、柏拉图哲学的发展开辟了新的方面。 人是万物的尺度。该命题孕育着人本主义的萌芽,在当时是一个震撼传统的思想解放。“尺度”本来是南意大利哲学学派传统的概念,在古代,毕达哥拉斯斯的“数”或赫拉克利特的“逻各斯”都朴素地孕育于宇宙万物之中,因而“尺度”也就是在朴素意义上的万物的“规律”。由于古代思想的朴素性,既然宇宙万物归于一个始基,于是“尺度”就自然地与始基相结合。 巴门尼德把万物与“尺度”分离开来,把“度”抽象化,使“一”、“必然”、“有度”、“逻各斯”成为“真理”,而万物之现象被贬为“意见”。德谟克利特在唯物主义基础上把这两者结合了起来,但保留了不可感的原子,与在虚空中组合成可感的万物相区别,万物的根本“尺度”就在“原子”与“虚空”本身。普罗塔哥拉则更进了一步,根本否认巴门尼德的“一”,根据感觉主义认识论原则,把一切归结为人的感觉,于是巴门尼德的“真理”不复存在,只剩了“意见”。于是,“尺度”就在“意见”本身,人就是“尺度”和“原子”。 普罗塔哥拉的这个思想,一方面是自赫拉克利特以来包括德谟克利特在内的认识论上的感觉主义的必然产物,另一方面,也是当时希腊民主制繁荣的自然反映。联系到当时历史环境,大多数人都会同意这句名言是当时希腊自由民的精神写照。 现在有一部分学者对这句话区分了两种理解:主观主义的和相对主义的理解。前者指可感之属性不存在于对象之中,后者承认存在于对象之中而只是各人感觉不同。从原则上来看,相对主义和主观主义是一致的,如果明确承认可感属性的不以人的意识为转移,则就有真假问题,而普罗塔哥拉显然是取消了感觉的真假问题,甚至认为一切感觉都是真的,这样就取消了客观的真理标准。 既然“人是万物的尺度”的“人”是个体的、感性的人,则这个“人”就不仅是“一”,而且是“多”,是统一“一”与“多”的“原子”。人对待万物的感受是不同的、多元的、变化的。这种“不同”归根结蒂是一种对立、一种矛盾。感觉现象上的对立性的差异和变化是古代朴素的思想家坚信不疑的。米利都学派、南意大利学派都承认这种对立现象。毕达哥拉斯斯、赫拉克利特和巴门尼德把这种现象从客观上概括到哲学的高度,而智者学派则从主现上把这种现象提到应有的高度。柏拉图记述了普罗塔哥拉这方面的思想,指出冷、热、甜、苦等感觉是相对不同的人说的,因人而异。 智者学派在这方面的贡献,不是仅仅停留在感觉上,而是扩大到语言即逻辑方面,认为凡事都有两种对立的说法(道理)。后来,人们把这种说法概括为对一切正题都可以提出反题。应该说,在普罗塔哥拉的心目中,这种对立的语言并没有真假问题,因为一切感觉都是真的,表达这种感觉的命题也都是真的。可见,在这个理论中,孕含着一切颠倒黑白、混淆是非、随心所欲、为我所用的劣根性,而事实的发展也正是如此。但在普罗塔哥当时,其主要意义还在于揭示矛盾的必然性,其作用与赫拉克利特、巴门尼德的辩证法不差上下。 “人是万物的尺度”有消极和积极的两种理解。积极方面说,个人是全知的,个人的感觉就是一切;消极方面说,个人是无知的,对于客观存在一无所知,所知者只是我自己的感觉。我们认为,后者是古代的倾向,而前者是近代才出现的倾向。我们从古人对感觉的朴素理解,如恩培多克勒的流射说和德谟克利持的影像说等,可以看出,在这些古人的心目中,我们的感觉与真正的对象不同,是经过感觉器官、空气等自然环节的,因此已有所改变。因此,“神不可知”的思想是普罗塔哥拉“存花不可知”的潜在思想的普遍化,也是德谟克利特“原子”不可感思想的继续和发展。 普罗塔哥拉把这种反传统的人本主义和相对主义倾向贯彻于对社会历史问题的研究,便是所谓约定论。按照普罗塔哥拉的约定论的历史观,人们不应当用神意去解释国家、法律、道德的形成和发展,也不应把它们看成是永恒不变的东西,而应从“人”出发,把国家、法律、道德的产生和发展理解为人的约定的产物,因而是相对的、可变的。当人们觉得某种国家制度、法律、道德规范对人们有好处时,它们就得以存在,被认为是合理的;反之,当它们不符合人们的利益的时候,就是不合理的,人们就应当敢于废旧立新。普罗塔哥拉仅仅把人的需要、奸恶看作是国家法律、道德形成和发展的根据,当成衡量国家、法律、道德的标准,这是片面的,是一种唯心史观。但这种约定论在当时的社会条件下,又是对神意决定论唯心史观的否定,破除了传统的政治、法律、道德思想的权威,论证了新的政治法律制度和道德精神的合理性,这在当时有进步意义。从认识论方面看,普罗塔哥拉的感觉主义、相对主义是对爱利亚学派的唯理主义、绝对主义的反动。两派从不同角度突出强调了人类认识的两方面,这在认识史上,应该说各有其片面的真理性,但从认识的全体上看,则都是错误的。普罗塔哥拉着重强调了感觉在认识中的地位,看到了感觉的相对性、主观性方面,但却又忽视了理性在认识中的地位,忽略了认识的绝对性、客观性的方面,陷入了相对主义和主观主义。
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4. 物理中的空间到底有几度分别是什么
六维世界是想象还是存在
有科学家称,生活在三维空间和时间中的人类至今不知还有另外六个空间维度
-文/本报记者 唐逸 吴洣麓
威斯康星大学麦迪逊分校的一位物理学家寻找到了观察六维空间的灵感。他提出的观察六维形状的方法被发表在本月的《物理评论快报》上。
除了四维时空,另有六个人类未知的空间维度
我们都知道,自己生活在三维空间之中,如果加上时间,那么是四维时空。可有科学家称,还有另外六个空间维度是人类至今不知的。
来自2007年2月2日的《物理评论快报》的一则消息称:威斯康星大学麦迪逊分校的一位物理学家从太空中寻找灵感,提出了这样的一个假设,在物理学“弦论”的基础下,人类的世界并不完整。除了三维空间和时间之外,还应该存在另外六个空间维度。这些“隐藏”的空间维度以极其微小的几何形状卷曲在我们宇宙的每一个点中。六维空间可以接纳任何可能的形状,而且都与其自身的世界相一致,具有其自身的物理学规律。
这无疑像一颗重磅炸弹落在物理学界。如果真的有六维空间存在,那么爱因斯坦的“相对论”就显示了其理论自身的不完善。
对于人类而言,我们习惯了三维空间的概念,如何能想象和接受六维空间?这神秘的六维几何体到底是怎么样的形状?难以捉摸的六维空间确实存在吗?
人类为什么看不见其它六维
中国科学院理论物理所朱传界教授告诉记者,“宇宙应该是十维的”是根据一种超弦理论的论证,科学家通过数学方程计算得出的结论。就目前而言,人们只了解一维时间、二维平面、三维空间以及爱因斯坦提及的“四维时空”概念。除此之外,“超弦理论”预测还应该存在另外六个人类未知的空间维度。
那为什么另外六个空间维度看不见呢?
朱教授以水管为例说,当人们站在这根水管的正面看时,水管就是一条直线,我们就只看到了它的前后,它就是一维的。当人们站在一个平面里,看这根水管,就能看到水管的上下左右,那么人们就看到了它就是二维的。当人们在一个立体的空间里看这个水管,它的前后、左右、上下都收纳在我们的眼中,那么它就是三维的。
可如果人们把这根水管放在两维的平面中,然后又把这个两维的平面放在三维空间中,那么会是什么样的呢?于是,科学家把水管想象成像一根头发丝那样细。科学家认为,六个“隐藏”的空间维度,以极其微小的几何形状,卷曲在我们宇宙的每一个点中。
这种观察六维形状的方法之所以被发表在《物理评论快报》上,是因为这种方法能证明通过实验数据来观察这些难以捉摸的维度形状特征是可行的。同时,六维空间的存在也是证实“超弦理论”的主要方面。
◆观点交锋
六维空间究竟存不存在
从广袤星系到亚原子微粒,“超弦理论”囊括了所有物体的物理学规律。几十年来,关于“超弦理论”,很多科学家都争论不休,赞同的、反对的,各种声音都有。
拥护者:
没有一个意见能够反驳
不少超弦理论的拥护者表示,目前还没有一个持反对意见者能驳倒它。一旦验证“超弦理论”是正确的,那么人们就能通过解密它们对130亿年前宇宙大爆炸释放的宇宙能有所了解,借助时间机器,穿越黑洞后,“看见”神秘的六维几何体。
“不过,你也不用为看不见十维的世界而感到担忧。”威斯康星大学麦迪逊分校的这位物理学家说,“因为我们的大脑习惯于只是三维的空间,而对于其他六维空间结构却很难感知。虽然科学家们利用计算机模拟出了类似的六维几何体,但没有人能够确切地知道他们的形状到底是怎么样的。”
他说,“我们的想法就是回到那个时候看看到底发生了什么事情,当然我们不可能真的回去。”
很多科幻爱好者都梦想着搭乘时间机器遨游时空,有些科学家也尝试着用最新的原理来证明时间旅行的可行性,也试着用“超弦理论”来讨论它。
因为缺少必要的时间机器,他们使用了另外一个最好的东西,一幅宇宙大爆炸释放的宇宙能量图。这种爆炸释放的能量在随后的130亿年里其实都没有发生变化,它可以被卫星捕捉到,比如美国的威尔金森微波各向异性探测器。通过绘制出宇宙能量图可以帮助人类对宇宙的雏形有一个大概的印象。
反对者:
六维空间仅是人为想象
“对超弦理论,我不敢兴趣。”记者在采访中国科学院院士何祚庥时,他明确表示,这仅仅是人为的想象推断,根本没有讨论的必要和研究价值。
“我个人反对弦论研究者用这样肯定的口气说话。也许我们真的掌握了部分真理,也许我们一直以来仅仅是研究一个针尖上能有多少天使跳舞。”中国科学院理论物理所研究员李淼在其个人博客这样说道。
◆背景知识
神奇的万有理论
中国科学院物理所研究员李淼撰文的《弦论史话》中介绍,所谓“超弦理论”,又叫“弦论”或“万有理论”。
据李淼介绍,现代弦论的创始人之一是在加州理工学院工作的物理学家史瓦兹,他“十年如一日”,将只有几个人知道的理论做成如今有数千人研究的学问。史瓦兹也因此得以摆脱三年延长一次的位置,终于成了加州理工学院的正教授。
1968年,一位在麻省理工学院工作的意大利物理学家威尼采亚诺翻了翻数学手册,发现一个简单的函数满足对偶性,这就是着名的威尼采亚诺公式。而超弦理论正是起源于这个公式。
超弦理论认为,在每一个基本粒子内部,都有一根细细的线在振动,就像琴弦的振动一样,因此这根细细的线就被科学家形象地称为“弦”。我们知道,不同的琴弦振动的模式不同,因此振动产生的音调也不同。类似的道理,粒子内部的弦也有不同的振动模式,不过这种弦的振动不是产生音调,而是产生一个个粒子。换言之,每个基本粒子是由一根弦组成。
超弦理论认为,粒子并不存在,存在的只是弦在空间运动;各种不同的粒子只不过是弦的不同振动模式而已。自然界中所发生的一切相互作用,所有的物质和能量,都可以用弦的分裂和结合来解释。
弦的运动是非常复杂,以至于三维空间已经无法容纳它的运动轨迹,必须有高达十维的空间才能满足它的运动,就像人的运动复杂到无法在二维平面中完成,而必须在三维空间中完成一样。
5. 物理学研究的时间尺度
物理学是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科,物理学研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,因此成为其他各自然科学学科的研究基础。
物理学起始于伽利略和牛顿的年代,它已经成为一门有众多分支的基础科学。物理学是一门实验科学,也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。物理学充分用数学作为自己的工作语言,它是当今最精密的一门自然科学学科。
物理学是一门自然科学,注重于研究物质、能量、空间、时间,尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。物理学是关于大自然规律的知识;更广义地说,物理学探索并分析大自然所发生的现象,以了解其规则。
物理学研究的空间尺度范围与时间尺度范围
物理学(physics)的研究对象:物理现象、物质结构、物质相互作用、物质运动规律。
物理学研究的尺度——物质世界的层次和数量级
空间尺度:
原子、原子核、基本粒子、DNA长度、最小的细胞、太阳山哈勃半径、星系团、银河系、恒星的距离、太阳系、超星系团等。人蛇吞尾图形象地表示了物质空间尺寸的层次。
6. 自然和社会科学中的尺度问题
在地理学、生态学、环境科学以及其他自然和社会科学研究中,研究人员常常首先需要回答以下问题:①研究在多大空间范围或多大空间分辨率(空间尺度)上进行?②在某一空间分辨率(空间尺度)上的研究结果是否能推广到其他空间尺度?这两个问题所关心的核心概念是研究的尺度问题,因此尺度问题是许多科学研究中的核心问题之一。
一般来说,尺度是指观测和描述实体、结构和过程的空间维(Marceau,1999)。生态学家定义的尺度具有两种含义:粒径(grain)和范围(extent)。前者对应于观测的最小空间采样单元,后者则指观测所覆盖的总面积(O'Neill and King,1998)。Lam等(1992)从地理学的角度,定义了三个意义上的尺度。Cao and Lam(1997)将此发展为四个意义上的尺度:①制图尺度或地图尺度,即地图比例尺,它是地图上的距离与相应的地面实际距离的比,大比例尺的地图一般提供更详细的信息;②地理或观测尺度,即研究区域的空间范围,它相应于生态学中的范围,大尺度的研究覆盖较大的研究区域;③运行尺度,指特定地学过程运行的尺度。一些研究者将其称为“作用尺度(action scale)”,运行尺度是由所研究的地学现象或过程本身决定的,而观测尺度的决定则常常具有很大主观性;④测量尺度或分辨率,空间分辨率是指研究对象的最小可分辨部分的大小,它相当于生态学中的粒径(grain)。不同尺度定义的意义如图3-1所示(Cao and Lam,1997)。在本书中,我们所讨论的尺度主要是测量尺度。
尺度转换(Scaling)是将数据或信息从一个尺度转换到另一个尺度的过程。尺度转换可以是向上尺度转换(Up-scaling),也可以是向下尺度转换(Down-scaling)。向上尺度转换也称尺度扩展,是从较小尺度观测中获得较大尺度上信息的过程,而向下尺度转换又称尺度收缩,则是将大尺度上的信息分解到更小的尺度上的过程(Jarvis,1995)。
在自然和社会科学中,尺度并不是一个新的概念。例如,在物理学中,经典的牛顿力学只适用于宏观物质世界而不适用于微观世界便是一个典型的尺度问题。地理学家、生态学家、水文学家等也很早就认识到了尺度问题的重要性,并在各自的领域对尺度问题做了大量深入研究。特别在生态学中,尺度问题得到广泛重视和非常深入的研究。
图3-1 不同尺度定义的意义
在生态学中,早在20世纪50年代,Robinson(1950)就提出了“生态谬论(ecological fallacy)”的概念以解释聚集关系到个体关系的统计推理中的误差问题。此后,尺度问题成为生态学中的一个主要研究方向。M.J.Crawley and J.E.Harral(2001)在11个尺度上探讨了植物多样性的尺度依赖性,发现植物的生物多样性统计随尺度不同而变化;在不同的空间尺度上,植物多样性有不同的生态过程决定。Carsten Rahbek and Gary R.Graves(2001)对鸟类的种群丰度进行了多尺度评价。周红章等(2000)研究了生物多样性的变化格局与时空尺度的关系。Qi and Wu(1996)利用空间自相关指数研究了尺度变化对景观结构分析结果的影响,其结果表明,随着分析尺度的变化,空间自相关指数也随着变化。Wu and Gao et al.(1997)分析了景观数据统计分析结果随空间尺度的变化。生态学中尺度问题研究的核心之一是选择合适的尺度分析生态学现象,如检测植物群落的空间结构等。他们认为,生态学的研究尺度决定可以检测到的结构和过程,应该确定对于所研究的现象或过程的最合适的尺度。在这种认识的基础上,生态学家提出了尺度域(Scale domain)和尺度门限(Scale threshold)的概念。尺度域是指随着尺度变化,特定的现象或结构不变或单调变化的区域;尺度域由尺度门限分割开。尺度门限是连续的空间尺度上一些剧烈变化的过渡区或一些重要的点。在尺度门限附近一些变量的变化会影响这个生态过程的发生。
除了尺度效应研究以及合适尺度的选择研究以外,尺度转换问题也在生态学研究中得到重视。如O'Neill 等(1986)将层次理论(Hierarchy theory)作为生态学中联系空间尺度和信息的理论框架。根据这个理论,景观被理解为一个具有连续层次组织结构的集聚实体。层次理论被广泛用于尺度转换研究中。如Pasotr and Post(1988)用层次理论评价北美北方森林对气候变化的多尺度响应;Haton and Wu(1995)利用层次理论将单个树的水分利用外推到立地的水分利用;Asner and Wessman(1997)利用层次理论检验叶子,植冠和景观水平上主动光合作用辐射吸收的控制因子。在景观生态学中,结合斑块动力学理论和层次理论,发展了层次斑块动力学理论(Hierarchical patch dynamics paradigm,HPDP)(Wu and Loucks,1995;Wu and Levin,1998)。斑块是在本质或表象上与其周围不同的空间单元,是景观的基本结构和功能单元。斑块是景观生态学中的核心概念。层次理论注重于研究由一定数量层次水平组成的景观的垂直结构,斑块动力学则注重研究水平方向上景观的空间异质性和斑块间的相互作用。层次斑块动力学理论通过结合层次理论和斑块动力学理论,提供了一个研究时空异质性、尺度和层次组织如何影响生态系统结构和动态的理论框架(Wu and Loucks,1995)。
在地理学,特别是人文地理学中,尺度效应问题也早已经得到广泛关注。20世纪50年代,McCarthy et al.(1956)在研究产业关联时就认识到:“在地理研究中,不能期望在某一尺度上的研究得出的结论能适用于其他尺度上,尺度的每一个变化都会引出新的问题,没有理由假设在某一尺度上的关联在其他尺度上仍然存在”。Openshaw(1977,1978,1979,1981,1984a,1994b)在前人工作的基础上,系统研究了地理学中的尺度效应问题,提出了着名的“可变面元问题(modifiable areal unit problem,MAUP)”,成为空间尺度效应分析的经典理论。可变面元问题源于一个事实,即存在许多不同的方式将地理研究区划分为互不重叠的面元以进行空间分析。一般情况下,定义这些面元的标准是划分面元的可操作性。其结果是,这些划分的空间面状单元常常缺少本质的地理学意义。所以,如果这些面元的划分是人为的和可变的,那么以这些面元为单元的分析结果是依赖于面元划分方式和面元大小的。人文地理学中许多统计分析,如空间分配模型、投入产出分析、空间相互作用模型以及传统的多变量统计分析等方面的研究中也揭示了可变面元问题。例如,Fortheringham 等(1991)指出:“可变面元问题给多元回归分析中的参数估计带来严重问题…对面元数据进行多变量分析的结果显然非常不可靠”。Arbia(1989)系统的研究了空间数据中尺度和聚集问题以及对数据统计特性、参数估计和显着性检验的影响。到目前为止,Openshaw关于可变面元问题的研究是对尺度问题的最系统的研究,对地理学研究方法有着深远的影响。
在水文、气象等学科中,尺度问题也被作为一个核心问题受到重视。例如,刘苏峡和刘昌明(1993)在流域水文研究子单元划分问题上,提出了“代表单元尺度”的概念。他们认为,在划分子单元规模时,大于代表单元尺度的子区域之间相互独立,而小于代表单元尺度的子区域之间则彼此空间结构相关。因此,在小于代表单元的尺度上研究问题时,必须考虑区域内各量的空间结构,不能用简单的平均方法以点代面。无独有偶,Wood等(1990)提出了代表单元面积(Representative Element Area,REA)的概念。他们发现,当子流域面积小于REA时,降雨径流关系明显受地形、土壤及雨强的空间变异的影响;而当子流域面积大于REA时,可以只对空间变异予以古典统计研究,而不用考虑其结构,对流域响应可以用简化模型模拟。同时,水文学参数的尺度转换问题也受到广泛关注,特别是结合遥感信息进行水文学参数尺度转换的方法取得很大进展(Beven and Fisher,1996)。
总的来说,在生态学、地理学以及水文学等许多领域,尺度问题受到广泛关注并得到深入的研究。概括起来,对尺度的研究主要注重:生态、地理和水文模型的尺度效应问题;进行生态或地理等现象或过程观测、模拟的合适尺度选择问题;不同尺度间信息的转换问题。由于上述领域是遥感信息的主要应用领域,因此这些领域中对尺度问题的研究,为遥感信息尺度问题的研究奠定了坚实的理论基础。
7. 物理学里常用什么表示宇宙中宏观尺度,用什么来描述微
表达宇宙宏观尺度的单位一般是光年,即光在一年所走的距离。
而表达微观尺度,一般用的是米,米的负N次方,表达方式通常为【NN X 10^-N米】。
8. 物质的最小尺度是多少按现代物理学,最小应该为是普朗
按照量子理论,普朗克长度是实际上的最小尺度.小于这个尺度我们无法用任何方法测量到.注意,这不是实验能力的限制,就是最理想的实验,理论上最精密的设备也是无法测到的.
它不是指实际物体的最小长度.
9. 物理学里常用什么表示宇宙中宏观尺度,用
描述距离,一般会用au,1au读作1个天文单位,“天文单位”的意思是地球到太阳的平均距离,约1.5亿公里。
大尺度的距离,用光年,1光年约等于94600亿公里。
更大的尺度,比如能观测的宇宙,大概为138亿光年。
10. 空间尺度的定义(物理学)
部分地区(占总区域的30?60%)
局部地区(小于总区域的30%)
大部地区(大于总区域的60%)