世界上最小的东西(量子力学:最小物质是夸克!它为什么是最小的粒子,不能再小了?)

更新时间:2022-09-15 11:50:21

综述

物质论认为我们世界上所有东西都是由大大小小的物质拼凑而成。

这样的理论在古代一直不被人所理解,但由于现代科学技术的发展,人们逐渐意识到了这个理论的可行性。物质的拆分也一直是科学界想要攻破的难题,这些大大小小的物质,一次又一次刷新着人们的认知。

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截止到目前我们所知道的最小物质名为夸克,这种物质的体型甚至比原子还要小。

那么夸克又为何被称之为最小的粒子呢?其背后的科学原因又该怎样理解?今天我们就来带大家一起走进这一片微观世界,领略物质的构成。

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曾经的理论

在19世纪末期,科学家们掌握了一定的理论,了解到了物质的构成与一种名为原子的微小物质离不开干系,虽然当时的显微镜技术比较落后,无法真正帮助人们观测到原子的外形,但还是有科学家凭借自己的研究和推断,画出了有关于原子的草图。

而原子也在很长一段时间内被认为是世界上最小的物质构成。

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最早提出原子理论的科学家名叫道尔顿,道尔顿在1803年就领先世人的提出了原子的概念,并且宣告世界称所有的物质都是由原子所构成。

原子的外形是一个完全不可细分的实心球体,他们凭借着彼此之间的力排列组合,形成多种多样的物质。

本质上来说,无论是生命还是石头,都是由原子构成的。

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当然,在1803年这样前卫的理论自然是不被人认可的,许多人认为道尔顿只是在空口无凭的说大话博取关注。

直到1890年人们才利用最新发明“阴极射线管”第一次通过硫化锌的反应,观察到了磁场所控制的带负电荷子粒子流动的效果。

而这一发现在某种程度上验证了道尔顿所提出的原子带电荷的理论,在这之后,人们才逐渐意识到道尔顿的理论很有可能是正确的,因此有关于原子的研究,也就一发不可收拾地展开。成为了时代与科学界的主流。

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原子的研究

在道尔顿的理论被认可之后,无数科学家开始推测原子的具体模型,他们将原子的不同呈电属性进行更为细致的分析。

并且在研究的过程中发现,原子内部的带电表现和其正负电荷的比例,有着十分重大的关系,所以科学家们也就开始在原子模型当中,施加比原子还要小的电子与电核模型。

最终一个名叫卢瑟福的科学家几乎统一了有关于原子的理论。

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他认为原子的内部有着比原子还要小的存在,人们可以把它称之为原子核,原子核自身是成正电,但是它的周边有很多成负电的电子与其缠绕运动。最终形成不同的成电属性。

随着科学技术的进步,人们逐渐意识到卢瑟福的理论的确是正确的,但人们也在原子核当中发现了质子,和中子等多种不同的物质,所以有关于物质最为细致的区分,也就不断的延伸出来。

那个时期的科学家纷纷怀疑这个世界有关于物质的区分到底有没有一个向下的尽头。“最小的物质”这一称号在短期之内不断的变更,让无数学者叫苦不迭。

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夸克的横空出世

1932年,有科学家在进行微观物体撞击实验的时候,发现了原子核内部中子和质子也有着内部结构。有着内部结构的质子和中子,自然也就不可以被称之为是世界上最小的物质,于是有关于夸克的理论也就横空出世。

夸克的发现是一个十分坎坷的科学进程,因为几乎没有任何显微镜可以直接观测到夸克这一物质的存在,当时的物理学家们虽然已经了解到了质子和中子其内部的物质不稳定性,但却依旧不能理解它们之间为何会相互进行转化。

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最终两位名叫盖尔曼和兹威格的科学家,在1964年首次提出了震惊世界的夸克模型夸克模型指出,质子和中子内部是由一种名叫夸克的物质组成,这种物质无法细分,但却赋予了质子和中子内部的不稳定性,并且使其在运动的过程中可以相互转换形态。

到了1968年著名的斯坦福线性加速中心,就质子以及中子展开了更为现代化的研究,最终发现了其内部极其细微的点状物,而这也就论证了夸克的存在。而这一理论直到今天也没有被打破。

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比夸克还小的物质

目前的科学界认为世界上已经再也没有比夸克还要小的物质,那么为什么夸克无法细分呢,这是因为夸克内部的结构以目前人类的物理框架来说,是完全无法揣测的。

这个世界上的各种力都与物质之间的彼此作用有关,而夸克作为目前已知构成物质最为基本的状态,已经没有办法再进行细分。

世界上所有力的基本结构都是在物质的夸克级别起到作用的。简单来说就是一切作用力的起始点就是物质内部的夸克。所以夸克也就从本质上变成了绝对不可再细分的物质。

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结语

当然这样的理论是构建在现代的物理学框架基础当中的,如果在未来人类发现了新的突破,我们也不能排除到那时再一次发现比夸克还小的物质的可能。

不过就目前为止,夸克的形态和结构都已经受到了现代科学的验证,我们也完全可以相信它是世间万物的一切构成基本。微观世界的奇妙,还真是让人惊讶。

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