宇宙間的物質(zhì)都是由基本粒子組成的,那么基本粒子又是由什么組成的?如我們所見的物質(zhì)都是由原子組成的,而原子又是由電子、質(zhì)子和中子組成的,這三種東西已經(jīng)到了基本粒子的范疇了,但是它們又是由夸克組成的,那么夸克又是由什么組成的呢? 物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)基本粒子中個(gè)頭較大的中子是由一個(gè)“上夸克”和兩個(gè)“下夸克”組成,但是三個(gè)夸克相加的質(zhì)量要跟整個(gè)中子的質(zhì)量差很多,后來科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)三個(gè)夸克之間還有膠子,這是一種時(shí)刻在振動的東西,正是它們的振動產(chǎn)生了更多的質(zhì)量,因此也可以說中子是由三個(gè)夸克和聯(lián)系它們之間的膠子構(gòu)成,而且科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)夸克無法獨(dú)立存在,它只能和其他夸克發(fā)生強(qiáng)相互作用,這樣的綁定可以形成質(zhì)子、中子等其他基本粒子,科學(xué)家們對物質(zhì)的組成實(shí)驗(yàn)研究目前基本上只能小到這種程度了。 但是物理理論的推論卻是可以無限的,量子力學(xué)認(rèn)為宇宙的時(shí)間和空間都有基本的單位,但是非常小,就是普朗克時(shí)間和普朗克長度等了,量子力學(xué)認(rèn)為時(shí)間和物質(zhì)到了這個(gè)程度已不可分割,因?yàn)樗鼈兌际墙M成宇宙的最小單位,也是物質(zhì)和能量的最小單位。 那么一個(gè)普朗克長度有多小呢?上面我們說到了夸克,夸克尺度在1乘10的-18次方,而普朗克長度是1.6乘10的-35次方,可見普朗克長度比夸克還要小得多,一個(gè)夸克里面可以包含太多太多的普朗克體積。 不過這只是體積上的比較,而從普朗克尺度上看,巨大的夸克還是可以有豐富的事物去組成它的,理論物理學(xué)家就又發(fā)展了一種比夸克還小的可以解釋宇宙和能量組成的理論——弦理論,這種理論認(rèn)為我們宇宙中的一切物質(zhì)和能量都由“弦”組成,其物理模型認(rèn)為所有物質(zhì)的最基本單位只是一小段“能量弦線”,尺度非常小,寬度可以理解為普朗克長度,不過它并不是普朗克體積,而是可以普朗克長度作為直徑的線性構(gòu)成,也就是說它是一維的,當(dāng)它這種東西集合起來以不同的方式振動時(shí),就出現(xiàn)了不同性質(zhì)的基本粒子,夸克之類的基本粒子就是這樣出現(xiàn)的,然后由這些夸克粒子組成電子、質(zhì)子和中子,再由它們組成原子,原子構(gòu)成分子形成物質(zhì),物資匯聚形成各種物體或者天體,進(jìn)而構(gòu)成我們的宇宙。 所以“弦”才可能是物質(zhì)的終極單位,從根本上來說,宇宙萬物其實(shí)都是由“弦”這種一維的事物振動出來的。 弦理論之下的物質(zhì)和能量是一體的 ,所以現(xiàn)實(shí)中它們是可以轉(zhuǎn)化的,目前在物理實(shí)驗(yàn)上對弦理論的證明也正在逐步趨于明朗,當(dāng)這種組成物質(zhì)基本構(gòu)成的理論被實(shí)驗(yàn)證明時(shí),我們對物質(zhì)構(gòu)成的理解認(rèn)知也將趨于明朗。 |
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