一百多年前,恩格斯为了捍卫马克思主义的唯物辩证法宇宙观,对当时否定物质永恒运动、宣扬世界死灭、影响很大的“宇宙热寂论”进行了彻底批判。在批判中,恩格斯不仅作出了一些明确的科学判断,而且还对当时自然科学不可能解答的疑难问题作出了英明的科学预言。一百多年来,自然科学取得了重大的突破性发展。现代物理学的两大理论支柱——相对论、量子论和二者的结合体系,以及天体物理学的重大发现等,已成为现代自然观念变革的重要根源。现在,我们认为,在批驳形形色色的现代“世界末日论”时,依据现代自然科学成果,已可以对恩格斯的科学判断和科学预言作出现阶段的答案了。因此,我们特提出“宇宙态演论”,以作一种试创性探索。
一、恩格斯的科学判断和科学预言
1850年,德国物理学家鲁道夫·克劳修斯提出了热力学第二定律,并继而把它推广来解释整个宇宙,从而提出了“宇宙热寂论”学说。“宇宙热寂论”认为:整个宇宙范围的热运动,必然遵循熵原理,随着时间的推移,宇宙会自发地由有序变为无序;随着宇宙熵的趋于极大,万物趋于衰朽,宇宙的宏观运动停止,宇宙最终达到热平衡态。这时,宇宙中物质和温度完全均匀,一切较高级的物质运动形式都将永远终结,众恒量在耗尽了它们的可用燃料之后,宇宙化为一团灰烬。这一结局便是宇宙必然在“热寂”中死亡。
“宇宙热寂论”思想在当时影响很大,一时成为形而上学唯心主义者的一个理论根据。这无疑与马克思主义的唯物辩证法宇宙观是根本对立的。对此,恩格斯在《自然辩证法》一书中作了深入、系统的批判。他在批判中作了重要的科学判断和科学预言,形成了一系列基本观点。这些基本观点归纳起来主要有:宇宙间吸引和排斥是相互平衡的观点,物质运动包括量和质的观点,物质永恒循环运动的观点,物质的任何属性都是不可绝灭的观点,宇宙无限的观点,等等。这一系列观点的有机组合就是马克思主义的唯物辩证法宇宙观。
关于宇宙中吸引与排斥是互相平衡的观点,恩格斯论述道:“所以一切运动的基本形式都是接近和分离、缩短和伸长,——一句话,是吸引和排斥这一个古老的两极对立。”“一切运动都存在于吸引和排斥的交替之中。然而运动只是在每一个吸引被别处的一个与之相当的排斥所抵偿时,才有可能发生。否则一个方面会逐渐胜过另一个方面,运动因而最后就会停止。所以,宇宙中的一切吸引和一切排斥,一定是互相平衡的。”“辩证法根据我们直到现在的自然科学实验的结果,证明了:所有两极对立,总是决定于相互对立的两极的彼此的相互作用;这两极的分离和对立,只存在于它们的相互依存和相互含摄之中。反过来说,它们的相互含摄,只存在于它们的相互分离之中,它们的相互依存,只存在于它们的相互对立之中;这样,无论是排斥和吸引的最终的抵消,或是一种运动形式最终分配在一半物质上而另一种运动形式最终分配在另一半物质上,就都不成为问题了,因而无论是两极互相贯穿或是绝对分离,也都不成问题了。”这里,恩格斯不仅阐明了吸引和排斥这一个古老的两极对立是互相平衡的,在总量上是相当的,而且还阐明了宇宙间吸引和排斥之间深刻的辩证关系。
关于物质运动包括量和质的观点,恩格斯论述道:“运动的不灭性不能仅仅从量上,而且还必须从质上去理解;一种物质,如果它的纯粹机械的位置移动虽然具有在适当条件下转化为热、电、化学作用、生命的可能性,但它不能够从自身产生出这些条件,那末这样的物质就丧失了运动;一种运动,如果它失去使自己转变为和它相适应的各种不同的形式的能力,那么即使它还具有Dynamis〔潜在力〕,但是不再具有Energeia〔活动力〕了,因而它部分地就被消灭了。而这两者都是不可想象的。”他在驳斥克劳修斯的“宇宙热寂论”时指出:“不管他愿意怎样提出来都行,都不外乎是:能消失了,如果不是在量上,那也是在质上消失了。熵不可能用自然的方法消灭,但可以创造出来。宇宙钟必须上紧发条,然后才走动起来,一直到它达到平衡状态为止,只有奇迹才能够使它再走动起来。上紧发条时所用的能消失了,至少是在质上消失了,而且只有靠外来的推动才会恢复。因此,外来的推动在一开始也就是必需的;因此,宇宙中存在的运动或能的量不是永远一样的;因此,能必定是创造出来的,因此是可以创造的,因此是可以消灭的。ad absurdum〔荒谬的东西〕!”。这里,恩格斯明确指出,运动或能不仅有量的差别而且还有质的差别;对于运动或能不仅要从量上去把握,而且还应从质上去理解;如果说运动或能没有质的差别了,那末就等于说运动或能最终也就消灭了。然而,这是根本不可能的。
关于物质永恒循环运动的观点,恩格斯论述道:“新的自然观的基本点是完备了:一切僵硬的东西溶化了,一切固定的东西消散了,一切被当作永久存在的特殊东西变成了转瞬即逝的东西,整个自然界被证明是在永恒的流动和循环中运动着。”“这是物质在其中运动的一个永恒的循环,一个在我们的地球年不足以作为量度单位的时间内才能完成其轨道的循环,在这个循环中,最高发展的时间,即有机生命,尤其是意识到自身和自然界的人的生命的时间,正如生命和自我意识在其中发生作用的空间一样,是非常狭小短促的;在这个循环中,物质的每一有限的存在方式,不论是太阳或星云,个别的动物或动物种属,化学的化合和分解,都同样是暂时的,而且除了永恒变化着、永恒运动着的物质以及这一物质运动和变化所依据的规律以外,再没有永恒的东西。”
这里,恩格斯阐明了整个宇宙间的一切物质都是在循环中运动和运动中循环的。这种永恒的循环远远超出了人类生命存在的时间,地球存在的时间,以及太阳系、银河系等天体存在的时间。它是无限永恒循环的。
关于物质的任何属性都是不可绝灭的观点,恩格斯论述道:“但是,不论这个循环在时间和空间中如何经常地和如何无情地完成着,不论有多少亿万个太阳和地球产生和灭亡,不论要经历多长时间才能在一个太阳系内而且只在一个行星上造成有机生命的条件,不论有无数的有机物必定先产生和灭亡,然后具有能思维的脑子的动物才从它们中间发展出来,并且在一个短时间内找到适合生存的条件,为了后来又无情地被消灭,——不论这一切,我们还是确信:物质在它的一切变化中永远还是物质,它的任何一个属性都不会丧失,因此,物质虽然在某个时候一定以铁的必然性在地球上毁灭自己最高精华——思维着的精神,而在另外的某个地方和另外的某个时候一定又以同样的铁的必然性把它重新产生出来。”“有一点是没有疑问的:曾经有一个时期,我们的宇宙岛的物质把如此大量的运动——究竟是何种运动,我们到现在还不知道——转化成了热,以致(依据梅特勒)从这当中可能发展出至少包括了两千万个星的种种太阳系,而这些太阳系的逐渐灭亡同样是确切无疑的。这个转化是怎样进行的呢?至于我们的太阳系的将来的caput mortuum〔骷髅,译者注〕是否总是重新变为新的太阳系的原料,我们和赛奇神甫知道得一样少。但是,在这里我们或者必须求助于造物主,或者不得不做出下面这个结论:形成我们宇宙岛的太阳系的炽热原料,是按自然的途径,即由运动着的物质天然具有的运动的转化产生出来的,而转化的条件也因此必然要从物质再产生出来,即使是在亿万年后或多或少偶然地、但是以那种也为偶然中所固有的必然性再产生出来。”在这里,恩格斯不仅指明了形成我们宇宙岛的太阳系的炽热原料会按自然途径再重新产生出来,物质的最高精华——思维着的精神也会再重新产生出来,而且还指明,物质在它的一切变化中它的任何属性都不会丧失。也就是说,物质的任何属性都是不可绝灭的。
关于宇宙无限的观点,恩格斯论述道:“我们的自然科学的最外面的界限,直到今天仍然是我们的宇宙,而在我们的宇宙以外的无限多的宇宙,是我们认识自然界时所用不着的。当然,只有几百万个太阳中的一个太阳和这个太阳系,才是我们的天文学研究的主要基础。”这里,恩格斯阐明了宇宙是无限的,是由无限多的有限或局部宇宙组成的,我们目前所能观察和认识到的界限仍然是我们的宇宙。无限存在于有限之中,有限组成无限,这就是宇宙的无限与有限的辩证统一。
综上所述,以上五个观点是一个有机统一的整体。第一点表明了宇宙物质演化的动力根源。这个动力根源即是吸引和排斥这一个古老的两极对立。由于它们的存在与平衡,就使得宇宙演化无始无终。第二点表明了宇宙物质运动的表现,这个表现既包括量上的变换,又包括质上的转化,在这个质的转化中,宇宙间热、电、化学、生命、高能等运动形式得以产生和存在。第三点表明宇宙物质演化的轨迹,这个演化轨迹就是一个连续不断的圆圈,这是一个永恒循环的演化过程。第四点表明宇宙物质属性的不可绝灭性,在这个永恒循环的演化中,物质的任何属性都是有生有灭,在生灭的不断转化中而不可绝灭的。第五点表明了宇宙是无限的,这个无限是有限中的无限,而有限也是无限中的有限,即无限与有限的辩证统一。恩格斯所论述的这一系列基本观点包含着极其深刻的唯物辩证法思想,是马克思主义唯物辩证法宇宙观的核心和精髓。它们应该成为宇宙学的基石。它们必将对宇宙学产生极为重要的指导作用。
恩格斯的上述基本观点或马克思主义唯物辩证法宇宙观,既是我们试创“宇宙态演论”的根本指导思想,也是“宇宙态演论”中所反映和包含的基本观点及思想精髓。
二、与本论有关的一些重大自然科学成果
恩格斯逝世一百多年来,物理学、化学、生物学、天文学等自然科学都取得了许多突破性发展。特别是20世纪初开始相继创立和发展起来的量子论、相对论、原子核物理学、粒子物理学、等离子体物理学等所取得的一些自然科学成果给天文学和唯物辩证法宇宙观提供了锐利的理论武器,为现代宇宙学奠定了坚实的基础。这里,我们在这些现代自然科学成果中仅选取与本论有直接关系且又用简明易懂的表述形式所反映的成果,以达到非自然科学专家都能深入浅出地理解和探索的目的。
(一)量子态及量子阶梯
1.量子态。量子概念是一个“伟大的创造性概念”。此概念突破了经典物理的概念框架,导致了二十世纪新物理学理论观念的变革和发展。量子概念是人们在对原子的能量吸收与放射的交换过程中发现和确立的。能量交换中的一整份概念实质上就是量子概念。量子态就是量子的能态,或能量子的能态。通过对原子的电子壳层结构的描绘,物理学家对量子态作出清晰的标志:微观粒子所处的量子态有一组量子数,各量子数不同,量子态也就不同。量子数标定了粒子性状。原子的最低能量的态叫做基态,这就是在正常条件下原子所处的态;其它的都叫做激发态。量子态不仅是量子论中的一个重要概念,而且还是微观、宏观乃至宇观中物质变化的基石。这个基石在量子阶梯现象中得到充分反映和证实。
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2.量子阶梯。对于量子阶梯,美国物理学家V·F·韦斯科夫在所著的《人类认识的自然界》一书中作了通俗易懂的表述并列出了量子阶梯表。他在书中写道:量子阶梯的每一级都与处于某种条件下的物质相对应(见图1)。阶梯的梯级愈低,物质的组织和分化的程度也愈高。每向下一级,物质就处于某些特定的形式,这些形式随着梯级的下降变化也就愈大。在最低的一级,所有的变化和分化都凝结成结晶物质的没有变化的结构。在量子阶梯中,是否还有比在最高梯级作无序运动的质子和中子的状态更高一级的阶梯呢?对这个问题的回答,把我们带进了现代基本粒子物理学的领域。英国理论物理学家史蒂芬·霍金指出:“19世纪,当人们知道如何去使用的粒子能量只是由化学反应——诸如燃烧——产生的几个电子伏特的低能量时,大家以为原子即是最小的单位。在卢瑟福的实验中,α-粒子具有几百万电子伏特的能量。更近代,我们知道使用电磁场给粒子提供首先是几百万,然后是几十亿电子伏特的能量。这样我们知道,30年之前以为是‘基本’的粒子,原来是由更小的粒子所组成。如果我们用更高的能量时,是否会发现这些粒子是由更小的粒子所组成的呢?这一定是可能的。”
根据韦斯科夫所列的量子阶梯图表和霍金论述的成果,可以得出以下结论:第一,能不仅有量的多少之分,而且还有质的高低之别,这两者是不可混同为一体的。第二,在宇宙间存在着高低不同的能的阶梯(简称能阶),任何物质都是且必然是以其特定的能阶而存在的,不处于或不具有特定能阶的物质是不存在的。由能阶所产生和决定的物质的基本形态就是物质的能态。它是一种广义的量子态。第三,宇宙间高低不同的能阶联结成一个统一的能阶序列,在这个连贯序列中,没有任何不可逾越的鸿沟,一切都是可以相互转化的。不同梯级的物质能态在相互转化中统一。第四,在这个序列中,温度与能阶是同向同步变化的,能阶越高,温度也越高,反之,能阶越低,温度也越低。因此,只要高低不同的能阶存在,那末,宇宙也就永远不可能出现热寂而死亡。恩格斯所指出的运动或能有质的区别的论断,在量子阶梯或能阶序列中已得到充分证实。
(二)恒星的演化及赫罗图
1.恒星的演化。宋健主编的《现代科学技术基础知识》一书对恒星的演化作了通俗易懂的表述:恒星形成后光和热的来源,是其中心由氢聚变为氦的核反应。这种反应产生的辐射压力达到与引力平衡时,恒星的体积和温度不再明显变化,进入一个相对稳定的演化阶段。恒星在这一阶段停留的时间最长,占其生命的主要部分,可以称为“壮年期”。当恒星核心部分的氢全部聚变为氦以后,产能过程停止,辐射压力下降,星核将在引力作用下收缩。这一阶段的恒星经历多次的膨胀收缩,光度也发生周期性变化,可以说是恒星的“更年期”……当恒星内部的核燃料耗尽后,原来由核反应维持的辐射压消失,星体将在引力作用下收缩下去,直到出现一种新的压力能与之抗衡为止。于是恒星进入它的老年期。恒星的归宿与其初始质量有关。初始质量小于太阳8倍的恒星最终将成为白矮星(一种颜色发白、尺度很小的恒星)。质量为太阳8-50倍的恒星在核燃料耗尽后会发生极猛烈的爆发,在短短几天中亮度陡增千万倍甚至上亿倍,称为超新星。爆发后留下的星核的尺度只有同质量的年轻星的百万分之一,几乎全由中子紧紧堆成,称为中子星……质量更大的恒星最终将变为黑洞。
2.赫罗图。法国物理学家约翰—皮尔·卢米涅在《黑洞》一书中写道:丹麦天文学家埃纳·赫兹普隆和美国普林斯顿大学天文学家亨利·罗素各自独立地得出了一幅表示恒星的光度与表面温度之间关系的图(即赫罗图)。每一个温度范围定义出一种光谱型。大多数恒星都集中在一条主序带上,主序状态对应着恒星核心稳定的氢燃烧。这个群体包括着半径和光度都很小的红矮星和很亮的蓝巨星。另一群星在主序带上方水平地铺开,它们是光度很大但温度较低的红巨星和超巨星。低光度而又高温度的恒星占有主序带下方的一个区域,它们是已经坍缩的白矮星。太阳的演化,最初的收缩过程使它来到主序带,在这里它将度过一生的大部分时光。当核心的氢耗尽时,太阳将膨胀成为一颗红巨星,最后它作为一颗枯萎的白矮星而缓慢地死去。比太阳质量大20倍的恒星将沿不同路径演化,其主序阶段的燃烧将更快,然后膨胀成为红超巨星,再发生超新星爆发而形成中子星或黑洞。
根据上述成果,可以得出以下结论:第一,宇宙间一切恒星都有产生、发展和消亡的过程。在这个过程中,大多数恒星沿着主序带作较规则的变化,有的恒星则偏离主序带而变化。其中,恒星内部的排斥和吸引相伴而成,贯穿始终。当排斥大于吸引时,就膨胀;反之,吸引大于排斥时,就收缩。第二,恒星产生于其它天体,最终又消亡转化为其它天体(包括黑洞)。第三,恒星的构成及其演化,反映出任何宇观天体都与组成它的主要微观粒子相对应。如中子星主要由中子所组成,与太阳一类的恒星主要由原子核所组成,等等。这就从根本上反映了宇宙间微观、宏观和宇观之间深刻的对应性。
(三)宇宙膨胀的发现
宇宙膨胀的发现是20世纪天文学最重要的成就之一。霍金认为,“宇宙膨胀的发现是20世纪最伟大的智慧革命之一”。
1924年,弗里德曼根据广义相对论,从理论上论证了宇宙要么膨胀,要么收缩,决不会保持静止状态。1929年,哈勃在研究星系的光谱中,发现绝大多数星系的光谱都表现出红移,而且红移量大致同星系的距离成正比。如果将红移解释为多普勒效应,这就意味着宇宙在不断膨胀扩大,所有星系都在离开我们而去,其退行速度正比于同我们的距离。这一关系称为哈勃定律。哈勃的这一发现为弗里德曼宇宙模型提供了直接的观测依据,动摇了宇宙整体静止的传统观念。在发现宇宙膨胀之后,人们据此反推,认为宇宙最初的物质被压缩为极其高密的状态。按照哈勃定律将星系的距离除以各自的速度,就可估计出那一时刻距今约100-200亿年。那一时刻通常被称为“大爆炸”。于是,“宇宙膨胀论”和“大爆炸宇宙模型”也就随之而产生。
宇宙在膨胀的同时,宇宙也会收缩。理由是:定性地根据宇宙微波背景辐射的平衡态性质就可以推断,我们的宇宙是一个引力束缚态。因此,当宇宙膨胀到它的动能减少为零(背景辐射的温度也为零)时,它的势能仍不会等于零。之后,它就会收缩。
根据上述情况,可以得出以下结论:第一,整个宇宙是有限与无限的对立统一。整个宇宙是无限宇宙。无限宇宙既是由无数有限宇宙或局部宇宙所组成,又是存在于有限宇宙或局部宇宙之中的;反之,有限宇宙或局部宇宙是无限宇宙中的组成部分,是不可能脱离无限宇宙而绝对孤立存在的。第二,我们目前或未来所能观测到的宇宙范围,不管是星系团还是总星系都是也只能是有限宇宙或局部宇宙。我们既不能把它无限放大等同于整个无限宇宙,也不能离开它来认识无限宇宙。因此,关于有限宇宙或局部宇宙的“宇宙膨胀论”和“大爆炸宇宙模型”,绝不可能成为无限宇宙的理论和模型观念。对无限宇宙的认识是永远无限的,是不可穷尽的。我们只能不断地推进阶段性认识,向着绝对真理前进。第三,我们所能观察到的有限宇宙或局部宇宙既有“大爆炸”,不断膨胀的变化,也一定会有“大坍缩”,不断收缩的变化。膨胀与坍缩,在宇宙间两者也是对立统一的。
(四)黑洞与白洞
黑洞与白洞的存在,最初是根据爱因斯坦广义相对论的一种推测。而黑洞与白洞这两个简明术语,直到20世纪六、七十年才被采用。现在已有越来越多的观察事实与逻辑判断对此加以了证实和认可。
黑洞是一种引力强大到连光线都无法射出的天体。由于黑洞的引力极大,就使得包括以光速运动在内的一切物体都不能从黑洞边界(事件视界)的表面逃逸。所以,黑洞的基本特征是任何物质只能进入,而不可越出其边界——“视界”。可以说,这种天体是宇宙间吸引的一种极端现象或极端形式。
人们对黑洞的探索和认识有一个发展过程。1965年,当由火箭发送的X射线探测器发现天鹅座X-1时,人们便推断此为黑洞。美国科学家里卡尔多·贾科尼因发明了一种可以置放在太空中的探测器,从而第一次探测到了太阳系以外的X射线源,第一次证实宇宙中存在着隐蔽的X射线背景辐射,发现了可能来自黑洞的X射线。因此,贾科尼获得了2002年度诺贝尔物理学奖。以上所述,已充分说明黑洞现在已不是纯粹的理论推断,而已成了被科学发现所证明了的事实。
对于黑洞的性质和意义,邬焜作了如下精辟的论述:“黑洞理论揭示了与狭义热力学第二定律所预言的一条相反的宇宙演化路线,在这里,巨大的引力能将弥散在宇宙空间中的热能重新集结起来。可以说,现代宇宙学已经在理论上找到了恩格斯所提出的那个使‘放射到太空中去的热’‘重新集结和活动起来’的‘途径’。在黑洞里,在引力能的作用下,熵增原理被颠倒过来了。有些宇宙学家甚至提出了引力熵的概念,他们认为,引力熵和热温熵的性质截然相反,引力熵的增大意味着产生物质凝块,并由此促成原子、分子……等更高层次的物态形成。引力熵最高级状态是黑洞,有的宇宙学家还认为宇宙很可能是从一个黑洞开始并持续的。”这段论述意义深刻。
白洞跟黑洞恰好相反,其内部超高密度的物质可以流出它的边界,但外界的物质却不能通过其边界流入白洞。也就是说,白洞可以向外界提供物质和能量,却不吸收外部的任何物质和辐射。由于白洞内部包含超高密度的膨胀物质,聚集了异常巨大的能量,所以它具有极大的排斥能力和辐射能力。人们一般都把宇宙X射线爆发、R射线爆发、超新星爆发等高能天体物理现象与它联系起来。可以说,白洞这种天体是宇宙间排斥的一种极端现象或极端形式。
黑洞与白洞是相辅相成的,是对立统一的。既然黑洞已被证实为是一种客观存在,那末,白洞也必然是一种客观存在。沈葹在《黑洞、白洞交相衬映》一文中对黑洞与白洞的相互关系作了如下论述:“霍金着眼于黑洞,但他的假说或可给予黑洞、白洞相互转化之设想以便宜。当然此设想主要还是出于黑洞、白洞之对称性的思考;因为物质坍缩成一个中心奇点、与物质从一个中心奇点里爆发出来,本是相反相成的两个过程,所以从黑洞瞬即转化成白洞,似乎还是可能实现的。对于宇宙演化,我们且作如下尝试性解释。从广义相对论演绎得出的一种演化模式,把宇宙假设为从原始火球的大爆炸中诞生,接着便膨胀,胀到最大,再转变成坍缩,缩到最小;尔后又发生第二次爆炸及其胀、缩过程;如此循环反复。对此模式,可否把每次爆炸的原始火球看作为一个原始白洞,而它是上一次坍缩过程的终止黑洞瞬即转化来的。起始点和终止点就是这白洞和黑洞的中心奇点。”这段论述包含了深刻的辩证逻辑思想。
根据上述情况,可以得出以下结论:第一,黑洞是宇宙间吸引的一种极端现象和形式,它的直接结果是“大坍缩”,与之相反,白洞则是宇宙间排斥的一种极端现象和形式,它的直接结果是“大爆炸”或“大膨胀”。两者缺一不可,紧密相联,相辅相成,相互转化,对立统一。第二,黑洞与白洞是通过某种“极变机制”(虫眼机制等)相互转化的,由于这种相互转化的存在,使得量子阶梯中的所有物质现象得以产生、发展和消亡。在这个过程中,既没有一成不变的永恒事物,也没有只出现一次就永远绝灭的东西。产生了的东西会消亡,消亡了的东西又会产生,如此循环不止。第三,黑洞与白洞的相互转化是宇宙演化最根本、最重要的动力根源。它们两者的存在和转化,是“吸引和排斥这一个古老的两极对立”的生动体现,是万物变化最深层次的总根源。
三、物质能态的普遍性、差别性和对应性
物质能态具有普遍性、差别性和对应性是物质自身的一种客观存在。这种客观存在是我们提出“宇宙态演论”的根本基础和重要依据。
(一)物质能态的普遍性
能态就是由能阶所产生或决定的物质的基本形态,或者说是物质以某种能阶存在的状态。它是客观存在的,普遍存在的。这已是毫无疑问的了。实质上,能态或“态”这个概念已把物质所有基本形态都统一起来了。这是一个最普遍、最高度的概念升华。
能态是物质在能的质的差别上的不同特殊表现形式或存在形式。它反映了物质与能阶(运动的质的差别)之间相互依存的深刻的内在关系。可以说,在宇宙间,一切物质都具有能态或以其特定的能态而存在;反之,一切能态又都是物质的一种存在形式和表现。在宇宙间,既没有无能态的物质,也没有无物质的能态。小到各种微观粒子,大到各种宏观物体和宇观天体,都无不具有其能态,无不存在于一定的能态之中。这是物质的一种基本属性,是宇宙间的一种普遍现象。
物质能态的普遍性就是指一切物质都普遍具有能态的共性或相同性。从量子阶梯图表中,我们可以看到,在能阶序列中,有晶体能态、大分子能态、分子能态、原子能态、等离子能态、原子核能态、质子—中子能态、亚原子核现象(包括夸克等)能态,等等。反过来说,晶体、大分子、分子、原子、原子核、等离子体、质子—中子、夸克等,都是物质在不同能阶上的基本形态,都是各种不同的能态。既然微观粒子都具有自己特定的能态,或以其特定的能态而存在,那末,由这些具有能态的微观粒子所组成的各种宏观物体如水晶、石块、水果、树木、矿物、铁器、车辆、房屋、山河、云彩等也必然具有能态。同样,由这些具有能态的微观粒子所组成的各种宇观天体如流星、月亮、地球、太阳、红巨星、白矮星、中子星、类星体、银河系、河外星系等也必然具有能态。由此可见,宇宙间一切物体或宇宙万物都具有能态,都以其特定能态而存在。这就是物质能态的普遍性。这深刻地反映和再一次证实了物质与运动(能)的不可分割性的辩证唯物主义原理的正确性。
(二)物质能态的差别性
物质能态的差别性就是指物质能态具有高低差别的个性或不同性。这种差别性主要表现在物质能态的阶梯性上。物质能态的阶梯性表明,在不同能阶梯级上的物质能态是不相同的,是相互区别的,是千差万别的。
由于物质能态存在差别性,因而也就由此产生和决定了物质能态的特殊性。这种特殊性包含了物质的特殊本质和现象及特殊变化和规律。这种特殊性决定了不能用某一种特殊物质能态的现象及规律,去简单地等同或代替另一种特殊物质能态的现象及规律。比如,不能用分子的特殊现象及规律去等同或代替原子的特殊现象及规律,也不能用原子的特殊现象及规律去等同或代替质子、中子的特殊现象及规律,等等。也就是说,反映不同特殊物质能态的科学理论之间是不能相互等同或替代的,因为它们所反映的对象是不同的。这正是由矛盾的特殊性决定科学分类的一个基本原则。
在量子阶梯序列中,存在着很多不同的能阶。其中,有内在关系的若干能阶又紧密地联合组成了各个有重大区别的能阶区域。这些有重大区别的能阶区域又产生和决定了不同的能态区域。我们把这些能态区域简称为“态域”。“态域”也就是指一个有较大能阶范围的物质能态区域。现在,我们根据量子阶梯从低能阶到高能阶的逐渐变化,来划分几个较大的态域范围。具体情况如下:在很低的能阶区域是晶体态域,简称为A态域;再高一个梯级的能阶区域是分子态域,简称为B态域;再高一个梯级的能阶区域是原子态域,简称为C态域;再高一个梯级的能阶区域是等离子体态域,简称为D态域;再高一个梯级的能阶区域是原子核态域,简称为E态域;再高一个梯级的能阶区域是质子、中子态域,简称为F态域;再高一个梯级的能阶区域是所谓的亚原子核现象(包括夸克等)态域,简称为G态域,等等。以上所述A、B、C、D、E、F、G等态域,就是我们目前所认识到或所探索到的七大态域范围。在这七大态域中,产生和存在着七大类不同梯级的物质能态的特殊本质现象及变化规律(如表1所表示)。
物质能态由低向高逐渐变化
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晶体态域 |
分子态域 |
原子态域 |
等离子体态域 |
原子核态域 |
质子中子态域 |
夸克等态域 |
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A态域 |
B态域 |
C态域 |
D态域 |
E态域 |
F态域 |
G态域 |
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(表1)
能态区域 |
A态域 |
B态域 |
C态域 |
D态域 |
E态域 |
F态域 |
G态域 |
微观 |
A态微观粒子 (晶体分子) |
B态微观粒子 (分子) |
C态微观粒子 (原子) |
D态微观粒子 (等离子) |
E态微观粒子 (原子核) |
F态微观粒子 (中子、质子等) |
G态微观粒子 (夸克粒子等) |
宏观 |
A态宏观物体 |
B态宏观物体 |
C态宏观物体 |
D态宏观物体 |
E态宏观物体 |
F态宏观物体 |
G态宏观物体 |
宇观 |
A态天体 |
B态天体 |
C态天体 |
D态天体 |
E态天体 |
F态天体 |
G态天体 |
(表2)