1、构成物质的最小单位是夸克。
夸克是一种参与强相互作用的基本粒子,也是构成物质的基本单元。
2、夸克互相结合,形成一种复合粒子,叫强子。
强子中最稳定的是质子和中子,它们是构成原子核的单元。
已知的夸克有六种。
夸克的种类被称为“味”,它们是上(u)、下(d)、奇(s)、粲(c)、底(b)及顶(t)。
请问组成物质的最小单位组成物质的最小单位到底是什么?这个问题没有答案,也永远不可能有准确的答案。
古希腊德谟克利特提出了原子概念,认为所有物质都是由不可再分割的原子组成,至于说原子究竟是什么,长期以来大都认为是气、火、水、土等基本元素。
又过了几千年,直到十七、十八世纪化学家们才弄清除,一些物质不可能通过化学手段继续对它们进行分解,这些物质就是拉瓦锡定义的元素,不同元素是由不同的原子组成的,从此原子就成为化学变化中的最小单元,科学家们的锯子似乎再也锯不下去了。
但十九世纪晚期到20世纪初期,科学家们发现了电子,原子内部也是空空如也,只有一个很小的原子核,就像太阳和太阳系一样,由此证明原子并不是不能再分割。
一些科学家如释重负,原子核总不能再往下锯了吧?话音刚落,1919年科学家就发现了原子核内部带正电的质子,1932年又发现了不带电的中子。
科学家的锯子锋利无比,上世纪五六十年代,终于把质子、中子也锯开了,发现它们是由更基本的粒子夸克组成,这样组成我们这个世界的最小单元就变成了夸克、电子、光子、胶子等基本粒子。
这就是目前为止我们在科学上对组成物质最小单元的最确切的认识。
但这样的认识显然不能满足人类日益增长的科学认知的要求,科学家们举着切割机,准备继续对这些基本粒子大开杀戒,却怎么也找不到下锯的地方。
因为相对于这些基本粒子来说,我们的锯子实在太大了,就像你要用一把菜刀去切细菌,细菌们当然喜逐颜开,来啊,来啊,来切啊!没办法,科学家们只好动用数学和想象力,终于“发现”,这些粒子原来是由更基本更小的一维“弦”组成,弦纠缠在六维的卷缩空间中不断振动,振动模式的不同就形成了各种基本粒子,这就是现在方兴未艾的M理论。
当然目前M理论还无法在科学上进行验证,所以组成物质的最小单元究竟是不是“弦”,实在还是一件非常玄的事。
哲学家一直在思考一个问题,那就是:构成物质的真正的、最基本的组成单位是什么?答案还不明晰,但有一点已经确认,那就是基本单位绝对不是虚无。
哲学家只能思考,而科学家又思考又有探索,层次更高。
从目前来看,我们已经建立了一个成熟的标准模型,但是标准模型也并不是终极真理,而是一个巨大拼图的一个小角落。
在此之前,科学家提出了一个叫做夸克的概念。
夸克刚刚被提出来的时候,仅仅应用于数学计算,它可以被用作人的大脑之中记录量子反映情况的薄记系统。
而如今,研究夸克的性质在物理学中已经非常热门。
科学家利用超大规模的高能粒子加速,进行了粒子撞击实验。
通过观察电子撞击质子,已经清晰地证明了夸克的存在,而且知道夸克有六种。
这种试验方法,就相当于通过打破一个装置,然后知道这个装置内部的结构。
比如,我们想知道一个铅笔盒里面有什么笔,于是我们让两个铅笔盒相撞,铅笔盒破碎之后,就露出了内部的秘密。
我们在高能粒子加速之中发现了六种夸克,而研究这些夸克的性质就构成了一门物理学科,即粒子物理学。
物理学家计算认为,在这六种已知的夸克之外,还应该有它们相对应的轻子。
比如我们,大家通常提起的电子,就是六种轻子的一种。
而每次粒子碰撞实验,科学家都会发现层出不穷的新粒子。
这些发明似乎在暗示着我们,我们还没有找到物质真正的、最基本的组成单位。
探索还在继续。
科学家一直在探索最深层次的物质本质,永远没有尽头。
即使没有哲学家提出相应的问题,科学家也会对物质的本质、它的最基本的组成单位非常感兴趣,会一直这样往深层次研究下去。
目前,物理学家正致力于在理论上来理解和探索比夸克还要小的范畴,并且建立起一些让人难以琢磨的数学模型。
研究这些数学模型来解各种粒子的方法,便称之为弦理论。
弦理论要求仅仅在十的负三十三次方厘米的范畴上观察和解释粒子。
这个范围比质子要小上20个数量级,任何技术手段都不可能直接观察到,只能通过数学来组建外围模型。
如果一个原子有我们的太阳系那么大,直径为1光年,那么一根弦的大小相当于地球上的一棵树。
而有的科学家认为,夸克也是一种弦的振动模式。
但不管是什么样的物质,无论它有多大,也无论它有多小,上至恒星系,下到夸克甚至更小,控制它们运动的,都只是几种基本力。
在某种意义上,对宇宙本质的探索,就是对这些力的性质的本质探索。
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