有些問題看似很簡單,卻難以回答,一件東西究竟是什么?事情為什么會發(fā)生?為什么以這種方式發(fā)生? 從最簡單的開始解讀:你是由什么組成的? 很顯然,你是物質(zhì),由分子構(gòu)成,分子由原子構(gòu)成,而原子由基本粒子組成(比如說夸克和電子)。但如果說基本粒子就是最小的單位,它們又是什么構(gòu)成的呢? 要回答簡單的問題,先從簡單入手。讓宇宙空無一物,沒有物質(zhì),反物質(zhì),輻射,粒子,什么都沒有,再進(jìn)一步考慮絕對的虛無! 什么是空間?它就是我們所說的真空嗎?那里沒有原子,沒有物質(zhì),什么都沒有,但它真的是一片空白嗎? 虛無,讓一切存在成為可能。某種意義上,很空就像是一片遼闊平靜的海洋。沒有什么事發(fā)生時(shí),水面很平靜,但一陣大風(fēng)就能引發(fā)洶涌的浪潮。 我們宇宙的運(yùn)行就像這樣,這樣的“海洋”到處都是,物理學(xué)家稱之為“場”,這個(gè)概念聽起來可能比較陌生,不過用輻射來舉個(gè)例子。通過激發(fā)我們所說的電磁場能產(chǎn)生一個(gè)擾動,創(chuàng)造一種名為光子的粒子,這種粒子就是電磁輻射的載體,在我們的感知中,它是光。這不是光獨(dú)有的特性,世界上所有的粒子都是這么產(chǎn)生的,所有的粒子都有相應(yīng)的場,遵循特有的規(guī)則。 比如,除了電磁場以外,電子場在宇宙中也無處不在,這個(gè)場中的擾動是電子。宇宙中的場能產(chǎn)生十七種粒子,這些粒子可以劃分為三種:輕子,夸克和玻色子。 輕子包括電子,μ子,還有τ子,每種都有相應(yīng)的中微子。接著還有夸克,夸克是構(gòu)成原子核的粒子,它們總是成組或成對結(jié)合組成質(zhì)子和中子,進(jìn)而組成原子核。 電子和夸克都是實(shí)物粒子,它們共同構(gòu)成了你眼前的一切,你呼吸的空氣,頭頂照耀得太陽,你正在玩的電腦和手機(jī),都是由夸克和電子組成。 但物體不只是存在而已,它們還互相作用。哲學(xué)意義上,一個(gè)東西的性質(zhì)和它的存在一樣,都是本身的一部分,這就是玻色子和相應(yīng)的場的意義所在??淇撕洼p子來自物質(zhì)場,而玻色子則產(chǎn)生于力場。 我們把宇宙中的一種規(guī)則成為力,目前,一共發(fā)現(xiàn)了四種基本力:電磁力,引力,強(qiáng)核力和弱核力,這四種力布局整個(gè)宇宙。這四種力的法則規(guī)定了粒子能做什么和怎么做。比如無質(zhì)量的粒子以光速運(yùn)行。 力是粒子相互作用的法則,它們最終決定了粒子如何組成宇宙中所有的宏觀物體。引力不只決定了地球繞日軌道或者蘋果的下墜,這條法則還意味著物質(zhì)相互吸引,它導(dǎo)致了行星和恒星的形成。 而電磁力不只規(guī)定了磁鐵相吸相斥,或者燈泡里的電流,它還約束著所有的原子鍵,構(gòu)成每一個(gè)分子。 總體來看,力和粒子就像組成實(shí)體的積木。玻色子就像信使,往返于實(shí)物粒子之間,讓它們知道如何運(yùn)動,每種粒子都依賴特定的力來與其他粒子相互作用。 比如夸克的相互作用依賴于電磁力和強(qiáng)核力來實(shí)現(xiàn),但是電子不依賴強(qiáng)核力,只有電磁力??淇私粨Q強(qiáng)力玻色子作為傳遞強(qiáng)核力的媒介,它們組成質(zhì)子,與電子交換光子,傳遞電磁相互作用,夸克就這樣被束縛在原子核里。而電子由于電引力附著在原子核周圍,構(gòu)成了原子。 雖然宇宙中有許多宏大復(fù)雜的事物,比如生命,超新星,還有看似很復(fù)雜的電腦,如果把任何東西放大足夠多倍,就只有場的漲落產(chǎn)生的十七中粒子,在四條游戲規(guī)則下(四種力的規(guī)則)運(yùn)行。 簡而言之,在目前對世界最基本的認(rèn)知中,物體就是這樣的,科學(xué)家把這個(gè)理論稱為“粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型”。你我只不過是茫茫大海中被能量激發(fā)的一個(gè)擾動,力決定你的行為,也支配世界的運(yùn)行! |
|