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物质是如何构成的?物质可以无限分割吗?不行

  将一块物质从中斩开分成两半,就变成了两块物质,取其中的一块再斩开,又能分成两块,如果一直这样做,是否能够无限分割下去呢?

  这是一个有趣的问题,很多人从小学时代开始就思考过类似的问题,同时这也是一个古老的问题,有关类似问题的记载可以一直追溯到2800多年以前的古希腊时期。当然,那个时候科学还没有诞生,所以人们只能从哲学层面来思考这一问题,人们想通过解答这一问题来探索万物的本源,我们所熟悉的古希腊学者,如毕达哥拉斯和泰勒斯都曾经对这一问题发表过自己的看法,其中德谟克利特的观点和现代科学最为接近,他认为物质是不能无限分割下去的,世间存在着“最小的物质”。

  德谟克利特虽然提出了关于“最小物质”的概念,但他所说的只是哲学层面的,在现代科学尚未诞生的岁月里,他没有办法解答“最小物质”到底是什么,而今我们已经有了答案。

  世界是由各种各样的物质所构成的,我们身边的桌椅板凳、电器设备,窗户外面的山石树木、小桥流水,乃至浩渺宇宙中的各式天体,这些都是物质。这些宏观层面的物质是可以进行分割的,而且能分割很多很多次,直至将其分割为单个分子。大多数物质都是由分子所构成的,也有不少物质是直接由原子所构成的,以水为例,它就是由水分子所构成的。

  水分子很小,但它却并不是物质的最基本形态,我们还可以将水分子继续进行拆分,此时我们会发现水分子是由两个氢原子和一个氧原子所组成的。氧气是我们比较熟悉的一种气体,因为我们每时每刻都必须要呼吸,而呼吸就离不开氧气,而氧气分子就是由两个氧原子所构成的。那么氧原子是不是物质的最小单位呢?仍然不是。我们可以对氧原子进行进一步地拆分,此时我们就会发现,氧原子包含了两个基本的组成部分,即原子核与8个核外电子。还能不能继续拆分?能。

  打开原子核,我们会发现原子核中包含有质子和中子,以氧原子核为例,其中就包含有8个质子和8个中子。

  这一次总该到头了吧?的确,一开始科学家们的确认为质子和中子是不可再分的,但后来科学家们又想,如果用高速粒子轰击质子和中子,又会发生什么呢?当科学家们真的这样做了之后,他们发现被轰击的质子和中子会出现三个不同角度的偏转,这意味着质子和中子的内部还存在着其它的东西,所以质子和中子依旧是可以继续进行拆分的。那么比质子和中子更小的物质是什么呢?就是夸克。这一回终于不能再分了,也就是说夸克就是物质的最小单位,所以其又被称之为“基本粒子”。

  当然,世界上的基本粒子并不止一种,原子核外的电子也是一种不可再分的基本粒子,而除此之外还有很多,于是一套能够描述组成物质的所有基本粒子的理论出现了,它就被称为“标准模型”。

  根据标准模型,已知的基本粒子多达61种,而这些基本粒子又可以被分成两个类型,即费米子和玻色子。可以说世界上所有的物质都是由这些基本粒子所构成的,那么费米子和玻色子各自在物质的构成上扮演着怎样的角色呢?费米子就是构成物质的最小单位,它包含了我们刚才所说的电子和夸克等。有趣的是,物质是拥有质量的,无论是宏观世界的物质,还是分子和原子都拥有质量,但基本粒子却都是没有质量的。

  玻色子包括光子、胶子、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,自然也就没有质量,但玻色子在物质的构成中充当着“粘合剂”的作用,它的主要作用就是“传递相互作用”,而粒子间的相互作用就使物质拥有了质量,比如当数个夸克在胶子的粘合作用下构成了一个质子后,它便拥有了质量,当今世界已知的所有物质都是这样构成的。可见,物质是不能够无限分割下去的,物质的最小单位,也就是基本粒子是不可分割的。

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