大家好我是黃城，歡迎觀看我的科學文章，喜歡的可以點讚收藏哦！亞里斯多德相信宇宙中的所有物質由4種基本元素即土、氣、火和水組成，有兩種力作用在這些元素上：引力，這是指土和水往下沉的趨勢。浮力，這是指氣和火往上升的傾向。將宇宙的內容分割成物質和力的這種做法一直沿襲至今。亞里斯多德相信物質是連續的，也就是說，人們可以將物質無限制地分割成越來越小的小塊。即人們永遠不可能得到一個不可再分割下去的最小顆粒。然而幾個希臘人，例如德謨克裡特，則堅持物質具有固有的顆粒性，而且認為每一件東西都是由大量的各種不同類型的原子組成。
爭論一直持續了幾個世紀，任何一方都沒有任何實際的證據。但是1803年英國的化學家兼物理學家約翰·道爾頓指出，化合物總是以一定的比例結合而成的，這一事實可以用由原子聚合一起形成稱作分子的個體來解釋。然而，直到20世紀初這兩個學派的爭論才以原子論者的勝利而告終。愛因斯坦提供了其中一個重要的物理學證據，1905年，在他關於狹義相對論的著名論文發表前的幾周，他在發表的另一篇文章裡指出，所謂的布朗運動，懸浮在液體中塵埃小顆粒的無規則隨機運動，可以解釋為液體原子和灰塵粒子碰撞的效應。當時就有人懷疑，這些原子終究不是不可分割的。幾年前，一位劍橋大學三一學院的研究員湯姆孫演示了一種稱為電子的物質粒子存在的證據。電子具有的質量比最輕原子的一千分之一還小。
他使用了一種和現代電視顯像管相類似的裝置：由一根紅熱的金屬細絲髮射出電子，由於它們帶負電荷，可用電場將其朝一個塗磷光物質的屏幕加速。電子一打到屏幕上就會產生一束束的閃光。人們很快即意識到，這些電子一定是從原子本身釋放出來的。紐西蘭物理學家恩斯特·盧瑟福在1911年最後證明了物質的原子確實具有內部結構：它們是由一個極其微小的帶正電荷的核以及圍繞著它公轉的一些電子組成。他分析從放射性原子釋放出的帶正電荷的α粒子和原子碰撞會引起偏轉的方式，從而推出這一結論。最初，人們認為原子核是由電子和不同數量的帶正電的叫作質子的粒子組成。質子是由希臘文中表達「第一」的詞演化而來的，因為質子被認為是組成物質的基本單位。
然而，1932年盧瑟福在劍橋的一位同事詹姆斯·查德威克發現，原子核還包含另外稱為中子的粒子，中子幾乎具有和質子一樣大的質量但不帶電荷。查德威克因這個發現獲得諾貝爾獎，並被選為劍橋龔維爾和基斯學院院長。後來，他因為和其他人不和而辭去院長的職務。一群戰後回來的年輕的研究員將許多已佔據位置多年的老研究員選掉後，曾有過一場激烈的辯論。這是在我去以前發生的；我在這場爭論尾聲的1965年才加入該學院，當時另一位獲諾貝爾獎的院長奈維爾·莫特爵士也因類似的爭論而辭職。直到大約30年以前，人們還以為質子和中子是「基本」粒子。但是，質子和另外的質子或電子高速碰撞的實驗表明，它們事實上是由更小的粒子構成的。
加州理工學院的牟雷·蓋爾曼將這些粒子命名為夸克。由於對夸克的研究，他獲得1969年的諾貝爾獎。此名字起源於詹姆斯·喬伊斯神秘的引語：「three quarks for muster mark ！」夸克這個字應發夸脫的音，但是最後的字母是k而不是t，通常和拉克相押韻。存在有幾種不同類型的夸克，有六種「味」，這些味我們分別稱之為上、下、奇、粲、底和頂。20世紀60年代起人們就知道前三種夸克，1974年才發現粲夸克，1977年和1995年分別發現底夸克和頂夸克。每種味都帶有三種「色」，即紅、綠和藍。一個質子或中子由三個夸克組成，每個夸克各有一種顏色。一個質子包含兩個上夸克和一個下夸克；一個中子包含兩個下夸克和一個上夸克。
我們可以創生由其他種類的夸克構成的粒子，但所有這些都具有大得多的質量，並非常快地衰變成質子和中子。現在我們知道，不管是原子還是其中的質子和中子都不是不可分的。問題在於什麼是真正的基本粒子，構成世界萬物的最基本的構件？由於光波波長比原子的尺度大得多，我們不能期望以通常的方法去「看」一個原子的部分。我們必須用某些波長短得多的東西。正如我們在上一章所看到的，量子力學告訴我們，實際上所有粒子都是波，粒子的能量越高，則其對應的波的波長越短。所以，我們能對這個問題給出的最好的回答，取決於我們裝置中的粒子能量有多高，因為這決定了我們能看到的尺度有多小。這些粒子的能量通常用叫作電子伏特的單位來測量。
19世紀，當人們知道使用的粒子能量只是由化學反應，諸如燃燒產生的幾個電子伏特的低能量時，大家以為原子即是最小的單位。在盧瑟福的實驗中，α粒子具有幾百萬電子伏特的能量。更晚的時代，我們獲悉如何使用電磁場給粒子提供首先是幾百萬，然後是幾十億電子伏特的能量。這樣我們知道，30年之前以為是「基本」的粒子，事實上是由更小的粒子組成。如果我們利用更高的能量時，是否會發現這些粒子是由更小的粒子組成的呢？這一定是可能的。但我們確實有一些理論上的原因，相信我們已經擁有，或者說接近擁有自然的終極構件的知識。那麼我們今天的文章到這裡就結束了，是不是覺得很神奇很有趣呢？歡迎在評論區說出你的想法，喜歡的可以關注哦！