是否存在最小的基本粒子?

2020-12-05 宇宙新思維

基本粒子就是最小的意思,也是不可切分的意思。這個問題換個問法就是物質能否無限分割,這個與科學水平有關,基本粒子的層次大小具有明顯的時代特徵。

德謨克利特

從公元前古希臘德謨克利特哲學上的原子論到十七八世紀人們從實驗上證實了原子的存在,人們一直把原子當作基本粒子,到了十九世紀,道爾頓提出了近代意義的原子學說,正式把原子列為基本粒子,原子的英文名就是不可再分的意思。那時的原子論、機械論大行其道,他們認為任何事物都可以用原子來解釋。這當然不對,但這就是當時的認識水平。後來隨著盧瑟福轟擊實驗證實了原子核的存在,證實了原子是可分的,原子由原子核和核外電子組成,而原子核由中子和質子組成,這樣原子不能再當基本粒子,於是人們又認為質子、中子和電子等亞原子粒子是基本粒子……

原子模型

上面對基本粒子歷史作了簡單介紹,下面正式回答一下:按照量子力學,物質不能無限分割,理論上認為普朗克長度是最小的尺寸,其大小為1.616229(38)x10^-35米,任何小於普朗克長度的尺寸都是沒有意義的。而在實踐中,人類分割物質目前為止確實也沒達到這個數量級,目前確認的基本粒子是夸克及其同級別的粒子,

夸克

它的尺寸在10的負18次方米數量級,與普朗克長度還差著近一倍的數量級。即使如此,夸克本身也已不能單獨存在,是理論的模型粒子,它們之間有膠子傳遞著強大的相互作用,很難分開,

重子內部夸克難以單獨分離

當然也許現在的能量還是不夠強大,這不現在大型對撞機不斷地建造,科學家們就想試試能不能分離夸克,看一看比夸克還小一級的是什麼。有朝一日撞擊出比夸克還小的粒子也不是不可能,因此說所謂的基本粒子的定位完全與人類的科學認識和技術水平有關,是受限於科學水平。隨著科學手段地進步,基本粒子的層次會越來越深入,基本粒子的定位會不斷變化,因為畢竟離著普朗克長度還有很大的一塊距離。

歐洲大型強子對撞機

這個普朗克長度對應的是普朗克質量的黑洞所對應的史瓦西半徑,與康普頓波長相當。這個是理論上的預測限制尺寸,實際上它主要是在測量方面的影響:測量物體位置的精確度達到普朗克長度以下時,高能量的光子撞到物體上會產生黑洞,然後吞噬掉光子,使測量實驗失敗。如果撇開測量的不確定性原理,普朗克長度也是長度,也有大小,只要有大小就是物質,就是可分的,如果否認可分,那就否定了普朗克長度對應的物質性,使普朗克長度成為無本之木,最終成為虛無。所謂的量子化只是一種不連續,是一道道坎,但這並不代表否認大小,這也是從量變到質變的一種體現。

不否認大小,就要承認物質組成,就要承認物質性,因此只要宇宙是物質的,物質就有組成,這個組成就是可分的意思。現在分不了,說明科學還沒發展到那個地步。一旦又能分了,那基本粒子就要重新定位,因此不會存在最小的基本粒子,只會存在更小的「基本粒子」。最後話說回來了,分不了就先不要強分,該幹嘛幹嘛,水到渠成嘛

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    而對於每一個科學研究者來說,最重要的研究動力,則是來源於對物質基本粒子的屬性探知。因為基本粒子的屬性,關係到一切微觀與宏觀世界的存在與運行原理。在過去,我已經描述過有關基本粒子形成的基本原理與存在屬性,而此文我所要重點講述的是,有關於基本粒子排序與平行世界的存在模式,以及粒子,生命與世界之間的關聯問題。
  • 基本粒子真的是物質世界最「基本」的微粒嗎?
    基本粒子真的是物質世界最「基本」的微粒嗎?如果說,一個原子像一座十層高樓那樣大的話,那麼原子核只有一粒豆子那樣小。而且,原子核還可以分成更小的「小不點兒」。這些「小不點兒」都屬於原子世界的「居民」,種類很多。起初,人們只發現了電子、光子、質子、中子四種。後來,又發現了正電子、中微子、介子、超子、變子等,統稱為「基本粒子」。1972年,我國髙能物理研究所云南宇宙線觀測站,在宇宙線中發現一種新的重質量荷電粒子。
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    來源:新浪科技夸克是所有物質的基本組成單元,但似乎不能再繼續分割為更小的結構新浪科技訊 北京時間10月25日消息,質子和中子是構成原子核的粒子,看起來似乎已經足夠微小。但科學家表示,這些亞原子粒子其實是由更小的粒子組成,他們將這些粒子稱為夸克。「我認為最簡單的說法是,夸克是物質的基本組成部分,構成了我們周圍的一切,」理論物理學家傑弗裡·韋斯特解釋道。韋斯特在美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室建立了高能物理研究小組,現在是聖塔菲研究所的傑出教授。
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  • 我們所知的最小的粒子是什麼?
    這些核後來被稱為夸克,是組成質子的更小的粒子。夸克是我們在科學研究中遇到的最小粒子。夸克的發現意味著質子和中子不再是最基本的組成粒子。為了更深入地理解,我們來剖析物質,逐層探究其組成。總體看來,物質很堅固且它的性質很容易被測量。
  • 什麼是基本粒子?
    什麼是基本粒子?如果說,一個原子像一座10層高樓那樣大的話,那麼原子核只有一粒豆子那樣小。而且,原子核還可以分成更小的「小不點兒」。這些「小不點兒」都屬於原子世界的「居民」,種類很多。起初,人們只發現了電子、光子、質子、中子四種。後來,又發現了正電子、中微子、介子、超子、變子等,統稱為「基本粒子」。1972年,我國髙能物理研究所云南宇宙線觀測站,在宇宙線中發現一種新的重質量荷電粒子。
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    宇宙中的所有粒子都能被分為兩大類——費米子或者玻色子。例如,電子是典型的費米子,它們無法處於同一狀態;而光子是典型的玻色子,一樣的光子能夠聚集在一起。而現在,科學家發現了第三類粒子——任意子的存在證據,這種粒子不會完全疏離,但聚集程度又遠低於玻色子。
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    無論哪個學派都只是一小部分高人在爭論,大部分人只是為了生活。但生活卻是最大的哲學:它既包括唯物主義,也包括唯心主義的東西。我們不妨來看看現實!什麼是物質世界?什麼又是精神世界?我們所能看到的現實世界中的一切物質,包括看得到的、看不到的,摸得著的、摸不著的,共同組成了我們豐富多彩的物質世界。
  • 科學家是如何測量「基本粒子」的大小的?
    從宏觀尺度到亞原子尺度,基本粒子的尺寸對複合材料結構尺寸的影響很小。在最基本的層面上,物質是由什麼構成的?把物質分成更小的塊,然後再把小塊分成更小的塊,以此類推,直到不能再分為止。當達到極限時,就獲得了最基本的粒子。問題是我們如何知道是否達到了極限?在19世紀的大部分時間裡,科學家認為原子是最基本的粒子。今天,我們知道原子由原子核和電子組成的,原子核可以分裂成質子和中子,而質子和中子又可以進一步為夸克和膠子。我們許多人都想知道,是否有一天夸克和膠子也會進一步分裂,它們的極限在哪?
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    弦理論有幾個基本理論1:宇宙的基本構成要素不是點粒子,而是像細橡皮筋的上下振動著的唯一絲線,各種不同的粒子只是這個線圈的不同振動模式。弦的振動越劇烈,粒子的能量就越大;振動越輕柔,粒子的能量就越小。這也是我們熟悉的現象:當我們用力撥動琴弦時,振動會很劇烈;輕輕撥動它時,振動會很輕柔。而依據愛因斯坦的質能原理,能量和質量像一枚硬幣的兩面,是同一事物的不同表現:大能量意味著大質量,小能量意味著小質量。因此,振動較劇烈的粒子質量較大,反之,振動較輕柔的粒子則質量較小。
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    那麼,最小的天體又是什麼呢?這時可能會有人聯想到微觀世界。在微觀世界裡,目前科學家探索到的最小粒子——即科學家們所認為的不可再分粒子——有電子,光子,夸克等。既然如此,或許會有人說,在微觀世界裡,又怎能確定它們就不是一個個的「天體」呢?比如電子圍繞原子核旋轉,多麼像我們太陽系的各大行星圍繞著太陽旋轉;在微觀世界裡,電子不正是圍繞著原子核的「行星」嗎?