天文科普:存在“最小粒子”嗎?
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發(fā)布時(shí)間:2020-07-11
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存在“最小粒子”嗎?
在歷史上很長(zhǎng)的一段時(shí)間里,人們?cè)?jīng)認(rèn)為物質(zhì)、時(shí)間、空間這些東西是可以無(wú)限分割的?!肚f子·天下》中這樣說(shuō):“一尺之棰,日取其半,萬(wàn)世不竭?!庇脭?shù)學(xué)的語(yǔ)言來(lái)解釋這段話,意思就是你可以把1尺長(zhǎng)的棍子進(jìn)行無(wú)數(shù)次對(duì)半分割,第一次對(duì)半分割得數(shù)是0.5尺,第二次是0.25尺,第三次是0.125尺……這個(gè)過(guò)程可以無(wú)限地進(jìn)行下去。
公元前四世紀(jì)的希臘哲學(xué)家亞里士多德也認(rèn)為,物質(zhì)是連續(xù)的,人們可以將它無(wú)限地分割下去,我們永遠(yuǎn)也得不到一個(gè)不可再分割的“最小顆粒”。
但很早就有人懷疑“物質(zhì)可以無(wú)限分割”的觀念,希臘哲學(xué)家德謨克利特相信最小顆粒是存在的,他把這種粒子叫做“原子”。德謨克利特認(rèn)為所有的物質(zhì)都是由原子組成的,原子是一種不可穿透、不可分割的實(shí)體,一切原子都有著相同的性質(zhì),只是在形狀、大小、重量、排列、位置上有所不同。萬(wàn)物有生有滅,但組成它們的原子卻不會(huì)跟著毀滅,只會(huì)從死亡的物體轉(zhuǎn)移到新生的物體身上。
后來(lái)科學(xué)家們的確發(fā)現(xiàn)了原子的存在,但它卻不是最小的粒子,它由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成,質(zhì)子和中子又由被膠子束縛著的夸克組成。
從目前的情況看,電子和夸克似乎都是最小的“基本粒子”。之所以說(shuō)它們是基本粒子,是因?yàn)槿魏闻c這些粒子的結(jié)構(gòu)相關(guān)的現(xiàn)象,在實(shí)驗(yàn)中都沒(méi)有觀察到,它們像是一個(gè)不可再分的點(diǎn),而不像質(zhì)子、中子、原子核和原子那樣,有可測(cè)量的大小。
粒子物理學(xué)家們建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型,來(lái)解釋目前已發(fā)現(xiàn)的所有粒子和它們之間的作用力。但并不像德謨克利特說(shuō)的那樣,只存在“原子”這樣一種最小粒子,標(biāo)準(zhǔn)模型中包括了62種基本粒子,被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子剛剛被找到,這樣標(biāo)準(zhǔn)模型中所有粒子的存在都已得到了證明。
然而這些今天被稱為基本粒子的東西,就一定是不可再分的“最小粒子”嗎?人們以前曾經(jīng)認(rèn)為原子是最小粒子,但后來(lái)發(fā)現(xiàn)它其實(shí)是個(gè)復(fù)合體。隨著科技水平的提高,今天不可再分的東西,明天有沒(méi)有可能發(fā)現(xiàn)它又只是個(gè)復(fù)合體呢?
這樣的過(guò)程,有沒(méi)有盡頭呢?假如從量子論的角度來(lái)看,世界不是光滑的,在粒子世界中,物質(zhì)、能量、時(shí)間、空間都表現(xiàn)出不連續(xù)的特征來(lái),因而世界必定不可能無(wú)限分割下去,最小粒子必定存在。
但這種分割,到什么時(shí)候才是盡頭,最小粒子究竟是多小呢?
現(xiàn)代科學(xué)無(wú)法回答。

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