本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
前言
佛教認為「地、水、火、風」為四大,也是當時人們認為構成世間萬物的基本元素。但是佛又說:「四大皆空」。是不是感覺有點怪怪的,明明定義了四種物質,結果又說物質是由空構成的。還好有唯物主義,說世間萬物是由物質構成的。不過物質到底是由什麼構成的呢?這個唯物主義沒有說。既然如此,就讓我們從看得見,摸得到的東西入手層層剖析,尋找答案。
眼見為實
眼睛看到的是什麼?是光。人通過眼睛接收光,然後轉化成信號並通過視神經傳遞到腦部。那麼光又是什麼?其實光就是電磁波,且具有波粒二象性,其中的「粒」說的就是光子,那麼光子是物質嗎?不,光子是電磁輻射的載體,是沒有靜止質量。所以只要是波長為400納米到700納米之間的電磁波通過眼睛,人就能看到東西,無論這個電磁波是何時如何來的都無關緊要。
現在常說5G就是電磁波,本質上說你和接收5G信號的手機並無區別,想讓你接受什麼信息其實都是發射器說了算。也許細心的朋友會發現一個問題,剛剛說光子的靜止質量為零,但是哪有靜止的光啊?這個問題咱們最後解答,繼續往下看。
用身體感受這個世界
腳踩在地上就會覺非常踏實,因為我們感覺到了大地的存在,物質的存在。或者說是觸覺帶給我們存在感,但觸覺又是什麼呢?或者換個更通俗的問題,人為什麼不能穿牆呢?因為電磁力。
其實你所熟知的任何物質包括:植物、動物、火、水、空氣、金屬、石頭等等,都是由原子或者分子構成的,而分子又是由原子構成的,所以可以說萬物皆由原子構成。但是原子99.9999%的部分都是空的,原子的中心有一個極小的原子核,外層是一層電子,電子有著非常強大的斥力。沒錯你就是被這種電磁力擋住的,所以本質上說你從未真正觸碰過任何東西,你所接觸到的是一個無形的場。看到這裡你一定會問,難道原子核和電子不是物質嗎?它們不是都有質量嗎?那就讓我們繼續剖析……
基本粒子
先引入一個概念:基本粒子。就是現在人類發現的最小的不可再分下去的粒子。至今已經發現了62種基本粒子(有一種是假想的),請注意我是說現在人類發現的不可再分的粒子,也就是說這62種基本粒子很有可能還可以繼續分。而基本粒子大致分為三類:規範傳播子、輕子、夸克。
規範傳播子:膠子、引力子(這個就是假想的)、光子等。這些都沒有靜止質量,都是力或者光的載體。
輕子:電子、中微子、μ子、τ子等。這些玩意都有質量但是很輕就對了,一個一個說:電子朝一個方向跑起來就是電流,會讓人有酥麻感;中微子很有意思,它無處不在,每秒鐘有大約1000萬億個幽靈般的中微子穿過你的身體,但是它絕對不會撞到原子;μ子和τ子屬於短命鬼,活不了太久就變成中微子了。
夸克:上、下、頂、底各種夸克。就是它構成了質子和中子,而質子和中子又構成了原子核。
基本粒子由弦構成
萬物由原子構成、原子由原子核和電子構成、原子核由中子和質子構成,中子和質子由夸克構成,夸克就是基本粒子不能再分了。但是夸克是由什麼構成的呢?按照「弦論」來說:所發現的所有基本粒子其實是都只是一條線,一條一直在跳舞的線,散發著迷人的能量,讓人們誤認為是不同粒子的質量。
為什麼要用「弦論」解釋物質構成
可能大家會問「弦論」是不是有點太不靠譜了呢?其實小編認為用「弦論」解釋物質構成可能是現有理論中最靠譜的,但是用「弦論」解釋宇宙的時候稍稍難接受一點,因為「弦論」認為宇宙是多維的,最少也得9維。估計正是如此,才讓大家覺得「弦論」不靠譜。弦輪的本質含義認為質量不存在,只是通過釋放能量讓人誤以為是質量。
對比一下靠譜點的東西看看,前面說過原子的質量主要是來源於原子核中的質子和中子。那麼問題來了,構成質子和中子的夸克質量是多少呢?是原子核的10%左右。那麼剩下的90%的質量又來自哪呢?來自力,由介子傳播。再想想我最上面說的光子,光子靜止時是沒有質量的,運動起來就有質量了。是不是感覺很奇怪,「無」運動起來就變成了「有」了。之所以奇怪的根本原因就來自愛因斯坦的相對論,這次是不是覺得「弦論」靠譜多了?
結論
物質或者質量本身是否存在,這個問題小編也不敢輕下結論,但是愛因斯坦的質能方程告訴我們質量就是能量,能量就是質量,而能量又像是一種無形無物的存在。難怪愛因斯坦本人在臨終前就說:「時間空間和物質只不過是人類自身的一種錯覺」。