将一个物体无限分割下去,会得到什么?
假如你的面前有一根铅笔芯,你把它切一刀,你会得到什么?
没错,两段铅笔芯。
再切一刀呢?
又多出来一段。
实际上,当我们切很多刀之后,都是得到这样的铅笔芯。
假如你有一把可以切一切的刀,将铅笔芯一直分割下去会得到什么呢?
早在很久以前,人们就相信,世界一切物质都有一个基本组成单位。1789年,法国科学家拉瓦锡提出了原子的概念。从此,人们就用原子来指代化学变化里最小的基本单位。
因此,当我们将铅笔芯持续分割下去的话,就会得到铅笔芯的组成物质的各种原子。铅笔芯,也就是石墨,是碳的一种同素异形体。所以,我们会得到碳原子。
1897年,物理学家汤姆生发现了电子,从而让人类明白:原子仍然不是宇宙万物的最基本单位,它还可以继续分割。
所以,如果你继续用你手中万能的刀来分割这个碳原子的话,也是没有问题的。如果你切割一个碳原子,将会得到6个质子、6个中子、6个电子。
其中,质子带有正电荷、中子不带电、电子带有负电荷。而碳原子本身,达到了电荷平衡,不带电。
后来,粒子对撞机被发明出来,让我们对这个微观世界有了更深入的了解。
科学家利用粒子对撞机,发现了数百种粒子。科学家将这些粒子分为两类:强子和轻子。
科学家发现,轻子中的电子还可以继续分割,分为自旋子和空穴子。这一下子激发了科学家们的想象里:包含质子和中子等绝大部分微观粒子在内的强子是否还能继续分割呢?
1964年,美国物理学家盖尔曼认为:如果你继续用你的万能刀切割质子和中子的话,还会得到更小的粒子——夸克。
1976年,美籍华裔科学家丁肇中发现了J粒子,证明了夸克的存在。如今,人类一共发现了6种夸克,分别是上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克。
比如你切割质子的话,就会得到2个上夸克和1个下夸克。其中,上夸克携带2/3个正电荷,下夸克携带1/3个负电荷,因此质子携带的是一个正电荷。
那么,切割中子会得到什么呢?科学家表示:你得到的是2个下夸克和1个上夸克,加在一起,恰好就是不带电。
而在这些夸克之间,还有一种叫做胶子的粒子,将它们凝聚在一起。
也许你还会不甘心:难道到夸克就结束了吗?这把刀我还没有用过瘾呢!
那么,你可以试试,再继续切割夸克——这是非常困难的事,因为它们之间的吸引力实在太大了,科学家目前还无法将它们分开。好在你手里的是万能刀,切割夸克是没什么问题的。
如果你真的下刀了,请告诉我里面有什么……
目前,有一部分科学家认为,这个宇宙最小的单位,是一种叫做弦的东西。按照他们的理论,不论你用这把万能刀切割什么粒子,最终得到的都是一根一根的弦。这些弦就像琴弦一样会 拨动,而它们振动的不同方式,造就了不同的粒子,这些粒子构成了这个宇宙。换句话说,全宇宙都是由弦组成的,这就是弦理论。
目前,弦理论还仅仅停留在理论层面,需要实验来证明。然而,就像我们说的,由于夸克或者其他粒子之间的作用力实在太强了,我们的科技还无法将它们分开。
也许,这些粒子内部的世界,不仅仅是有更小的粒子,而是远比我们想象的要精彩。期待科学家们早日发展出更先进的科技,让我们看看微观粒子以下的世界!