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將一塊物質從(cong) 中斬開分成兩(liang) 半,就變成了兩(liang) 塊物質,取其中的一塊再斬開,又能分成兩(liang) 塊,如果一直這樣做,是否能夠無限分割下去呢?
這是一個(ge) 有趣的問題,很多人從(cong) 小學時代開始就思考過類似的問題,同時這也是一個(ge) 古老的問題,有關(guan) 類似問題的記載可以一直追溯到2800多年以前的古希臘時期。當然,那個(ge) 時候科學還沒有誕生,所以人們(men) 隻能從(cong) 哲學層麵來思考這一問題,人們(men) 想通過解答這一問題來探索萬(wan) 物的本源,我們(men) 所熟悉的古希臘學者,如畢達哥拉斯和泰勒斯都曾經對這一問題發表過自己的看法,其中德謨克利特的觀點和現代科學最為(wei) 接近,他認為(wei) 物質是不能無限分割下去的,世間存在著“最小的物質”。
德謨克利特雖然提出了關(guan) 於(yu) “最小物質”的概念,但他所說的隻是哲學層麵的,在現代科學尚未誕生的歲月裏,他沒有辦法解答“最小物質”到底是什麽(me) ,而今我們(men) 已經有了答案。
世界是由各種各樣的物質所構成的,我們(men) 身邊的桌椅板凳、電器設備,窗戶外麵的山石樹木、小橋流水,乃至浩渺宇宙中的各式天體(ti) ,這些都是物質。這些宏觀層麵的物質是可以進行分割的,而且能分割很多很多次,直至將其分割為(wei) 單個(ge) 分子。大多數物質都是由分子所構成的,也有不少物質是直接由原子所構成的,以水為(wei) 例,它就是由水分子所構成的。
水分子是極其微小的,一般而言一滴約0.05毫升的水中就包含了約10萬(wan) 億(yi) 億(yi) 個(ge) 的水分子。
水分子很小,但它卻並不是物質的最基本形態,我們(men) 還可以將水分子繼續進行拆分,此時我們(men) 會(hui) 發現水分子是由兩(liang) 個(ge) 氫原子和一個(ge) 氧原子所組成的。氧氣是我們(men) 比較熟悉的一種氣體(ti) ,因為(wei) 我們(men) 每時每刻都必須要呼吸,而呼吸就離不開氧氣,而氧氣分子就是由兩(liang) 個(ge) 氧原子所構成的。那麽(me) 氧原子是不是物質的最小單位呢?仍然不是。我們(men) 可以對氧原子進行進一步地拆分,此時我們(men) 就會(hui) 發現,氧原子包含了兩(liang) 個(ge) 基本的組成部分,即原子核與(yu) 8個(ge) 核外電子。還能不能繼續拆分?能。
打開原子核,我們(men) 會(hui) 發現原子核中包含有質子和中子,以氧原子核為(wei) 例,其中就包含有8個(ge) 質子和8個(ge) 中子。
這一次總該到頭了吧?的確,一開始科學家們(men) 的確認為(wei) 質子和中子是不可再分的,但後來科學家們(men) 又想,如果用高速粒子轟擊質子和中子,又會(hui) 發生什麽(me) 呢?當科學家們(men) 真的這樣做了之後,他們(men) 發現被轟擊的質子和中子會(hui) 出現三個(ge) 不同角度的偏轉,這意味著質子和中子的內(nei) 部還存在著其它的東(dong) 西,所以質子和中子依舊是可以繼續進行拆分的。那麽(me) 比質子和中子更小的物質是什麽(me) 呢?就是誇克。這一回終於(yu) 不能再分了,也就是說誇克就是物質的最小單位,所以其又被稱之為(wei) “基本粒子”。
當然,世界上的基本粒子並不止一種,原子核外的電子也是一種不可再分的基本粒子,而除此之外還有很多,於(yu) 是一套能夠描述組成物質的所有基本粒子的理論出現了,它就被稱為(wei) “標準模型”。
根據標準模型,已知的基本粒子多達61種,而這些基本粒子又可以被分成兩(liang) 個(ge) 類型,即費米子和玻色子。可以說世界上所有的物質都是由這些基本粒子所構成的,那麽(me) 費米子和玻色子各自在物質的構成上扮演著怎樣的角色呢?費米子就是構成物質的最小單位,它包含了我們(men) 剛才所說的電子和誇克等。有趣的是,物質是擁有質量的,無論是宏觀世界的物質,還是分子和原子都擁有質量,但基本粒子卻都是沒有質量的。
沒有質量的基本粒子是如何構成有質量的物質的呢?這就要用到玻色子了。
玻色子包括光子、膠子、W玻色子、Z玻色子以及希格斯玻色子,玻色子也是基本粒子,自然也就沒有質量,但玻色子在物質的構成中充當著“粘合劑”的作用,它的主要作用就是“傳(chuan) 遞相互作用”,而粒子間的相互作用就使物質擁有了質量,比如當數個(ge) 誇克在膠子的粘合作用下構成了一個(ge) 質子後,它便擁有了質量,當今世界已知的所有物質都是這樣構成的。可見,物質是不能夠無限分割下去的,物質的最小單位,也就是基本粒子是不可分割的。
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