为何“夸克”等粒子是最小造物单位?如何理解物质是由空间组成?
物质是非常难以分割的,而且从质能公式看来,质量越大,能转换的能量越多,但即便如此,全世界的能源开拓者们也难免抓耳挠腮,因为真正了解质量并分解质量的过程仍然任重而道远!
经过对物质的标准模型框架公式进行推导,在世界若干科学家的帮助下,大家已经知道物质是由6种夸克、3种带电轻子和3种中微子一共12种粒子组成,而且夸克等12种粒子已经是最小的造物单位。为啥这么说呢?因为这12种粒子再也不能被拆分成更小的部分了。
也许有的朋友会提醒说,不要把话说得太早,你怎么敢断定夸克等粒子就是最小的造物单位?万一夸克还能继续被拆分呢?是的,随着科学技术的不断发展,也许有一天,夸克也能继续被拆分,但就目前的科学水准来说,夸克等粒子确实不能再被继续拆分了。
因为这些粒子不像原子那样,还有内部构造,还包含质子,电子或中子等,这些粒子是没有内部结构的,它们被科学家们称呼为“点状”。它们虽然被称呼为粒子,但是它们存在的时候并不是“撞来撞去”的,而是以波纹的形式互相影响着,当它们以“波”的形式互相影响的时候,就像月亮投射在水中的倒影或者像高高的灯塔留在水中的倒影一样,看起来,就像一些波纹。
更直观一点说,粒子有“水波”的特征,但同时又维持着自己粒子的形状。人们的常识中,认为既然是粒子,那么也许它们是小得不得再小的小球,然后在一个容器之中碰来碰去,发生着反应,但在量子理论中,粒子从来都不会这样子“玩耍”!这就是物理学的奇妙所在。
总之一句话,只要在目前的科学认知里,大家记住夸克不能再被分割就可以了!那么我们就暂且认为它们是最小的造物单位!这就如同在目前的物理“游戏规则”中,除了万有引力、电磁力、弱力和强力之外,没有任何人发现,还有不同于这四种力的第五种力存在!
比如每秒钟有几十亿个中微子穿透我们的大脑,但我们一无所知,啥反应没有,这就是一种弱力;比如胶子把质子和中子内的夸克连接在一起,让他们互相黏连,这就是一种强力,但我们平常人谁会注意到这种强力?强力维持着原子核的稳定时,人们或许在看书,或许在刷小视频!不是物理爱好者,就不会在买西红柿的时候说,这个西红柿没有变成西红柿汁,是因为它里面有胶子,让质子和中子等粒子不分开,形成西红柿!也不会有人呆着没事拿一块磁铁放在一张白纸下面,看到白纸上面的铁屑纷纷因为磁力紧紧地聚拢在一起……
不能否认的是,我们尽管可以无视这些物理现象,但这些物理现象却无处不在!但几乎所有的普通的物理现象都可以用电磁效应或者万有引力给出解释!
人们喜欢的是直观上的判断,不太喜欢超越常识的一些物理概念,就比如本篇文章标题的后半句:物质其实是由空间组成的!
你也许会问,这只烧鸡净重3斤,它就是一坨肉,它哪里有空间?也许你会说,我家的餐桌就是餐桌,我没看到这桌子哪里有空间!
好吧,我承认你视觉上看到的没有错。但既然我们崇尚科学,那么考虑一些生活常识的时候就尽量动用一些“物理脑”,你会发现,我们眼中活生生的现实有可能就是一种假象。比如餐桌的坚硬,是电磁力在发生着反应。想象一下,烧鸡也好,餐桌也好,它们里面都有原子,原子里还有原子核,如果把里面的原子核放大到足够大,比如就像一颗黄豆那么大吧,那么它的电子就像一颗小小的沙子粒,它们就会在距离原子核2里地左右的轨道上飞速地奔跑着,这轨道和原子核之间剩下的地方就是空无一物的,我们说它是空间。
说到这,大家或许能理解物质其实就是由空间组成这句话了。
当若干个电子云向另外一些电子云进行挤压或覆盖的时候,“坚硬”就产生了,这时候,桌子的硬或许就没有那么难以理解了。
今天文章的主题就是两件事:一是夸克等粒子是最小的造物单位,二是物质是由空间组成!虽然是难理解了一些,但正像科学学维格纳的理论一样:数学无理由的有效性!这些物理概念在目前也具有着“无理由的有效性”,让我们在无数的证据面前,不得不相信!