js333 > js333.com > 探索宇宙中最小的物质,一个原子放大1亿倍就是

原标题:探索宇宙中最小的物质,一个原子放大1亿倍就是

浏览次数:69 时间:2019-11-12

说白了,这种问题并不是普通人能够理解的,因为大型对撞机涉及到的是微观领域,而且多数是最基本的粒子,很多粒子我们都没有听说过!

我们先来假设一个场景:现在有一个苹果,有一个人拿着一把刀将这个苹果切成了两半,然后再将其中的一半切成两半,接着再将切成4分之1的苹果切成两半。如果这个人有足够小、足够锋利的刀的话,从理论上来讲,这个过程就可以一直持续下去,直到苹果不可再分为止,那么这个时候得到的物质就是最小的物质了。

人类是困惑的,强烈的自我意识不断把客观世界的存在指向人类自身。"物质世界究竟是怎样的构成?″;"我是怎样的一个存在?”;"客观物质与我的关联又是什么?″···类似的疑问不停地摧促着人类科学进展的脚步。

自从德谟克利特提出“原子论”以后,这个我们曾经认为的宇宙物质最小单位,一直是自然哲学领域的人气小明星。

js333.com 1

js333.com 2

如果给你一架全能的深空望远镜去探知浩瀚宇宙中的一切存在,你会发现宏观世界是如此的无边无垠以至于渺小无比的人类无法企及;如果给你一台超分辨率的显微镜去窥视物质粒子的结构,你会发现微观世界竟然是超乎想象的奇妙且可以无穷无尽的细分,以至于人类在"夸克禁闭″面前戛然止步。

何为原子?原子就是物质构成的基本单元。但随着人类的不断研究开始发现原子还能细分,质子、中字、电子随即被发现。人们开始想到底这些微粒是以怎样的方式结合成原子呢?原子的内部结构又是什么呢?

但要说到实际作用,目前来看确实没有多大的实际作用,我说的是对人类生活水平的提升没有多大作用。这也是因为对撞机研究的基本上都是宇宙微观领域的本质,也可以说是宇宙的本质,因为我们所见的宏观物质都是由微观物质构成的!

这也是物理学研究的一大方向,从物理学诞生以来,物理学家一直在试图打开宇宙中物质结构的秘密。在20世纪之前,物理学的结论是宇宙中最小的物质是原子,它不可再分,是组成世间万物的基本单位。但随着20世纪以后的一系列研究表明,原子并不是宇宙中最小的物质,原子是由电子和原子核组成,通过进一步的研究,物理学家们又确定了原子核是由质子和中子组成。

js333.com 3

js333.com 4

这也注定了对撞机的探索研究将会是非常漫长的过程,需要人类一代又一代科学家持续不断地努力去探索才可能有结果,

js333.com 5

物质世界的结构虽然是扑朔迷离的,但科学家相信再宏观的存在也是由微小的单元所构成。探索寰宇奥秘首先要从微观粒子进发,经典物理理论已经证实自然界的万物是由分子和原子构成,原子由原子核和核外电子构成。原子核由质子和中子组成,而更小的夸克粒子则构成了质子和中子。

物理学家们提出一个又一个模型,从道尔顿模型到枣糕模型、再从行星模型到波尔模型、最后到现代电子云模型。

20世纪初,科学家们认为原子是最小的不了再分的粒子,但如今我们知道了原子也是有内部结构的,由电子和原子核组成,而原子核由质子和中子构成,而中子质子又是由夸克构成,那么夸克呢?

粒子对撞机的出现使现代物理学迈出了一大步,其基本原理就是通过将两束粒子流加速到接近光速,并使它们在特定区域对撞,对撞之后会产生很多碎片,方便于物理学家们研究物质的构成,在它的帮助下,物理学家们共发现了700多种基本粒子。这些基本粒子可分为强子和轻子,其中绝大多数都属于强子,其中包含质子和中子,轻子类的粒子包含有中微子、电子等,它们大多都是很不稳定的,它们存在的时间很短,非常容易转化成其它的粒子。

但夸克粒子是不能单独存在的,它必须和其它夸克并列存在以使得夸克所带色荷总和为零,从而获得夸克粒子间的平衡。因此人类是不能直接观测到夸克结构的,这就是"夸克禁闭"。

众所周知,我们的地球围绕太阳运转,其他的七大行星也都井然有序的围绕太阳运转,如果把太阳比作是原子核,那么其他的八大行星就类似于原子核中的电子,是不是感觉和原子的结构很相似?

科学家们想知道是否存在最小的基本粒子,它是怎样的一个存在方式?基本粒子之间是怎样组合在一起?宇宙的本质会隐藏在微观领域!

js333.com 6

粒子物理学根据作用力的不同,把基本粒子分为三种,夸克、轻子和传播子。而这些基本粒子由于色禁闭和过于微小,人类运用科学仪器是无法直接观测到的,一般都是在大型粒子对撞机的对撞实验中根据数据推测而出的。

js333.com 7

但是正如杨振宁的观点,他本人对我国建造大型对撞机是持反对态度的,理由很简单,很烧钱同时目前我国在对撞机相关领域的专业人才太少了!

1981年,英国剑桥大学科研人员通过实验证明,电子可以分为自旋子和空穴子,那么强子还有可能有更小的结构吗?1964年,美国科学家盖尔曼提出了强子的夸克模型,它认为强子是由更基本的夸克构成,它的理论在物理学界经过严密的理论分析被认为是正确的。1976年华裔科学家丁肇中发现了J粒子,证明了夸克的存在。通过更深入的研究,到目前为止,物理学家们共发现了六种夸克,分别是上、奇、底,质子和中子就是由上夸克和下夸克构成的。

标准粒子模型认为希格斯玻色子是模型的基本单元,希格斯场创造了物质的质量,因而希格斯玻色子被称为"上帝粒子”。2013年,欧洲核子中心的大型粒子对撞机的实验结果证实了希格斯玻色子的存在。

我们再来看看银河系,银河系中所有的天体都是围绕着银河中心的那个超大质量的黑洞运转,如果把这个黑洞看作是原子核,那么其他星体可以比作电子,这样的结构是不是又再一次和原子核的结构很相似?所以,我们的宇宙可能就是一个微观世界。

说白了,在微观领域的基础科学研究是一个“费力不讨好”的事情,特别是对撞机领域的探索研究,但人类的好奇心和永不停息的探索欲望注定了我们不会停止在对撞机领域的研究!

js333.com 8

js333.com 9

在刘慈欣的《微观尽头》中就描述过科学家对宇宙中极小的粒子进行实验的情形,夸克在粒子对撞机的作用下产生了巨大的冲击力,对整个宏观宇宙产生了影响,这个后果不容小觑。

关注微信公众号:yzdaquan,上万人一起探索宇宙奥秘!

对此,物理学家们非常的迷惑,既然只需要上夸克和下夸克以及电子就可以构成宇宙的全部,那么为什么还会有其它的夸克存在呢?物理学家们将夸克和轻子列入一个表格,共有三行,称之为三个“世代”。第一代包括上夸克、下夸克、电子、中微子等,列在第二代的比第一代质量要大、而第三代则是质量最大。这不禁让人联想到了元素周期表,大家都知道,改变质子、中子以及电子的数目,就可以将一种元素转化为另一个元素。因此有物理学家提出,这三个“世代”之间的差异是不是因为夸克和轻子的内部组成的基本单位的组态不同而造成的,也就是说,轻子和夸克的内部,很可能还具有更小的结构。

那么希格斯玻色子真的就是微观世界的尽头吗?其实并非如此,"无内为小",物质在理论上应该是可以无限细分下去的。

js333.com 10

js333.com 11

这一点在粒子物理界,事实上已得到了广泛的默认。近几年,欧洲核子研究组织的观测数据不断地证实完美的自然的粒子模型并不存在,一些粒子物理学家表示如有更大的粒子对撞机,可能会撞出比"上帝粒子″希格斯玻色子更小的粒子,说明在技术上粒子标准模型应该是不完美和不自然的。CERN的理论负责人在2017年已发表论文委婉承认了人类目前的粒子研究存在问题。而大多数粒子物理学家对他们已作出的明显失败的预测则保持沉默。

js333.com,虽然只是科幻小说中的情节,但是科学家们认为,这同样有一定的道理,毕竟根据人们的探索,往往最复杂的问题,实际上越简单,只不过人们受传统思维的影响将其复杂化了而已。在微观世界里隐藏着更多的维度空间,宏观世界极有可能起源于微观世界,如果我们把一个原子放大1亿倍,一个宇宙的框架将会出现在我们眼前。总而言之,微观与宏观有着极大的相似之处,如果有可能把它放大,一个崭新的框架将会出现。

这样看起来“苹果”好像还可以再切,因此,有一些物理学家认为,只要有足够的技术,物质还可以无限的分割下去。那么夸克还可以再分吗?弦理论者认为,构成万物的基本单元不是轻子和强子这类的粒子,而是更小的线状的"弦",弦通过不同振动就会产生出各种不同的粒子,从而形成整个宇宙,弦理论强调,能量与物质是可以转化的,但这这一理论还未得到最终的证实。

微观世界究竟是怎样一种结构呢?量子力学的量子场论给出了全新的解释,这种理论认为基态量子是物质世界的最小单元,离散的量子构成宇宙的空间,激发态的量子之间则会形成对应的量子场,而所谓的"粒子″就是激发态的量子场。粒子之间的相互作用其实就是激发态的场与场之间的动力学作用。相互作用的粒子进而构成原子,原子构成分子。因而物质世界就是由激发态量子构成的无数的场而已。

从无限大到无限小,宇宙之奇妙远远超过了我们的相像,相信随着人类科技的进步,这些迷题终将被我们一一解开。

js333.com 12

把宇宙中的四大基本力统一起来的弦论是基于量子场论的前卫理论,它认为自然界的基本单元是普朗克尺度的能量弦的闭合圈,闭弦的不同振动和运动产生出各种不同的基本粒子,宇宙万物都是由振动的能量弦构成。所以这个世界其实根本不存在物质只有能量,结构化的能量包就是粒子。而宇宙的最初恰恰就是一团炽热无比的能量体。

我们眼中的万物实质都是由细小的振动的能量场构成,而我们每个人自己都是一个复杂的能量结构体。唯一的区别是这个能量结构体知道自己由能量而组成。​​​

本文由js333发布于js333.com,转载请注明出处:探索宇宙中最小的物质,一个原子放大1亿倍就是

关键词:

上一篇:没有了

下一篇:没有了