02.26 夸克還可以再分割嗎?

人生求索


物質真的可以無限分割下去嗎?目前人類發現的最小的物質單位是夸克,一些人認為夸克依然可以繼續分割下去,因為只要是物質就能夠被分割,前提是你得有一把能分開夸克的刀。

這個想法從邏輯上似乎沒有問題,但對於這樣一個科學問題,還得從科學的角度去看待,要想繼續分割夸克,要麼有理論上的依據,要麼能在實驗中觀測到,但這兩個條件現在都不具備。

按照目前的粒子物理學中的標準模型來看,夸克已經無法再分割下去,從實驗物理學的角度看,以目前的技術水平,也沒有找到能“擊碎”夸克的辦法,也就是說,不管是理論上還是在實際觀測中,夸克都是組成物質的最小單位,無法再繼續分割下去。

簡單瞭解一下近代人類最小粒子的歷史。

自從19世紀末,居里夫人打開了通向原子的大門,通過實驗證明了原子並不是組成物質的最基本粒子,在接下來的幾十年,人類對微觀世界的認識如進入了快車道,特別是量子力學與實驗物理相互成就,很快就發現了兩種亞原子粒子——質子與電子,在1932年,詹姆斯·查德威克又發現了中子,因為當時的技術水平無法繼續發現更小的粒子,所以一些科學家認為已經發現了最小的粒子。但人類總是好奇的,既然知道了原子是由原子核和電子組成,原子核是由質子和中子組成,那麼質子和中子又是由什麼組成的呢?這個問題的答案直到粒子加速器的問世,特別是1952年,美國物理學家唐納德·格拉澤(Donald A. Glaser)發明了氣泡室(Bubble Chamber),這是一種對高能帶電粒子徑跡非常有效的儀器。其原理和膨脹雲室有點類似,所以氣泡室也可以看成是膨脹雲室的一種逆過程,但卻更為簡便和高效。但夸克的發現比預計的還要難,1964年,美國物理學家默裡·蓋爾曼(Murray Gell-Mann)與前蘇聯的物理學家喬治·茨威格(George Zweig)分別獨立提出了夸克理論,並第一次引入了引入夸克這一概念,但直到1968年麻省理工學院的物理學家利用位於斯坦福的當時最先進的兩公里電子直線加速器進行的實驗,才證實了夸克的存在。

隨著預言中的六種夸克和其他基本粒子被發現,一個基本粒子的標準模型也被建立起來,這是一套描述組成所有物質的基本粒子以及這些基本粒子間的強力、弱力以及電磁力這三種基本力的理論。而夸克就屬於費米子中的一種。

現在我們已經知道,夸克分為六味(不是真的味道),分別是上、下、粲、奇、底和頂夸克。質子與中子都是由三種夸克組成,但夸克與質子、中子這些可以單獨進行研究的粒子有所不同,如果你用粒子加速器對質子進行撞擊,你能發現有個三不同的折射角,這也說明了存在著比質子更小的粒子,現在我們知道了夸克的存在,但在實驗中,無論用什麼辦法去撞擊質子,都無法觀測到單獨夸克的存在,夸克總是成對出現,好像有一種機制保證夸克無法被分開,總是被束縛在質子和中子中,這就是分割夸克的最大障礙——“夸克禁閉”。

夸克之間是由強相互作用力聯繫的,而強力是通過膠子來傳遞的,而這種力與我們所瞭解的引力是相反的,引力是隨著距離的平方而減小的,但這種強力是隨著距離的增加而增加,所以夸克只能被“關”在很小的一個範圍內自由活動,一旦超出了指定區域,就會被強力束縛住,根本跑不出去。你可以簡單的理解為一根軟彈簧,兩端各連接個小球,當兩個小球距離非常近的時候,彈簧的彈力基本可以忽略,兩個小球也很自由,但兩個小球距離增加的話,彈簧的彈力就變大,把兩個小球拉回來。

那會有人說,可以繼續增加外力,把彈簧扯斷就可以了。

可惜,夸克不是小球,彈簧也不是強力,我們之所以要把夸克繼續分割下去,是因為我們的意識裡還把夸克當做一個“實物”,只要是具體的物質,就應該能夠被分割,但在夸克這樣的尺度,具有質量的物質與能量的分界線已經不那麼明顯了,那質子和中子來說,組它們的是上夸克和下夸克,夸克和膠子形成色封閉,分割的能量小了是無法將夸克和膠子分開的,但如果注入的能量足夠大,在分開夸克和膠子的同時又會形成一對新的夸克和膠子,這新的夸克和膠子又和原來的夸克膠子組成了兩對夸克,依然是禁閉的,這就是個無限循環的遊戲,所以說,依照目前的理論和實驗驗證,夸克是不可分的,它就是組成物質的最為基本單元。

還有但是,夸克的大小在10^-18米這個數量級,與我們已知最小的尺度普朗克長度(10^-35米)似乎還有很大的“空間”,按照目前比較“玄”的一種理論——弦論來看,普朗克長度(10^-35米)級別的一維弦才是最基本的“粒子”單位,那些已經發現的基本粒子不過是一根一維的弦在不同空間維度中不同的振動模式下表現出來的一種結果。雖然弦理論是一個能夠結合廣義相對論與量子力學並還能自洽一種大統一模型,但要想驗證該理論的很多預言,以我們現在能掌握粒子加速器的能量是遠遠不夠的。


清明的星空


面對大千世界,人類總是希望能夠將萬物歸結為有限的基本元素,從而獲得一個統一的世界觀。

原始人將他們所生活的世界,歸結於與其生活慼慼相關的某個具體的物體。比如,太陽🌞、月亮🌙或老虎🐯等。原始人懷著崇拜的心情,通過神話傳說,將他們的生活經驗和各種事物都聯繫了起來,成為指導和規範他們生存的指南。

到了古希臘時期,人類的迷信色彩已經有了很大的消退。他們將萬事萬物,歸結為某個具體的物體。根據該物體已知的性質,來解釋和說明現實的世界。

比如,泰勒斯認為萬物的始基是水🌊,赫拉克利特則將萬事萬物歸結為火🔥,而阿那克西曼德認為氣☁️可以生成大千世界。

再後來,人類不再滿足於模仿自然的現象,產生了抽象的思維。他們發揮自己的想象力,試圖用人為杜撰出的概念,來統一地說明現實的世界。

比如,中國古代的元氣說,認為存在著一種非現實的氣,其聚集則成為有形之物,散則構成了無形的空間。該概念有點像我們現在的能量概念。

又比如,古希臘人留基伯和德謨克利特分別提出了原子論。他們認為,只要存在著其定義的終極原子,就可以說明現實的世界。由此,開創了唯物論。

古希臘人的原子,與當代物理學中的原子是完全不同的。後者僅只是一個具體的物理層次,而前者則是一個抽象的哲學概念。

在之後的幾百年間,蘇格拉底將世界歸結為真善美,而其學生👨‍🎓柏拉圖則更進一步地認為世界的本質是理念,由此形成了唯心論。

作為柏拉圖的學生,亞里士多德集當時認識的大成,他將現實的世界劃分為兩大類。其一是作為精英的以太,其聚則為天體,散則構成空間;其二是凡俗的四元素,它們是金木水土,構成了地球上的萬物。

到了經典力學時期,隨著人類認識的不斷深入與發展,科學家們逐漸地發現,各種不同的物質都是由數十個不同的元素構成的,而這些元素僅只是電子、質子和中子等少數幾個基本粒子的組合。

到了現代,隨著基本粒子的品種增加,科學家👨‍🔬們覺得基本粒子的數量還是太多了,因而它們並不基本。

於是,模仿元素週期表,假設存在著更為底層的元素。由這些想象的元素,機械地組合出各種基本的粒子。於是,科學家們建立了標準的粒子模型,並將這一底層的元素命名為夸克。

起初的夸克只有三種,它們將基本粒子的性質機械地分割開來,如存在著分數電荷。基本粒子的質量和電荷,都是由三個不同的夸克組合而成的。

然而,類似地心說,隨著觀測到的天體越來越多,說明天體運行的本輪、均輪一再地增加,從而使原本簡潔直觀的物理圖像變得日益模糊。

夸克理論也遇到了同樣的問題。隨著基本粒子數量的增加,它們的性質也越來越複雜多樣。為了能夠囊括所有的基本粒子,科學家們在他們的標準粒子模型中,不得不一再地增設新的夸克品種(即便如此,還是未能將電子納入夸克的組合)。

比如,正電子和負質子的被發現,產生了反物質的概念。於是,夸克的數量由此翻翻,擴大了一倍。目前,夸克的數量已經達到了三十六種。

如此龐大的夸克家族,意味著夸克並非是最為底層的元素。其要麼不存在,僅只是我們歸納物質的工具;要麼就是其可以繼續分解,存在著更為底層的元素。

根據有機統一的觀念,萬事萬物都是歸一的,它們最終都應歸結為某個單一的粒子。

在經典力學時期,人們認為能量是連續的,其並不像物質那樣是有形的。然而,連續的能量會集中在高頻的紫外端輻射,即會產生紫外災變。

然而,該現象在現實中卻並沒有發生。這說明能量是不連續的,其僅只是關於粒子運動能力的度量。於是,在我們的宇宙中,一定存在著不可再分的最小粒子。

普朗克於1900年,將兩個原本分立的黑體輻射公式統一了起來,建立了新的黑體輻射公式。該公式與觀測到的黑體輻射完全一致。

普朗克在其新建的黑體輻射公式中,增加了一個物理常數h。該常數的物理量綱是粒子的角動量,其意味著不可再分的最小粒子。由此,使能量具有了不連續性。於是,該粒子被稱為量子。

根據有機的量子宇宙觀,基態的量子構成宇宙的物理背景,形成了量子空間;而受到激發的量子就是我們熟知的光子,屬於能量的範疇;由數個高能量子組成的封閉體系就是各種基本粒子,成為了物質。

由於光子的質量非常小,其遠小於基本粒子的質量。這一方面,說明物質的質量,僅只是能量的聚集,是由粒子存在形式的改變而產生的新屬性;其另一方面也證實了,由普朗克常數h定義的量子,才是我們宇宙中的最小粒子。

綜上所述,夸克並不基本。而且,其機械的組合,意味著夸克僅只是歸納基本粒子的工具,其並非真實的存在。

所以,夸克是可以繼續分解的。所有的基本粒子,都是由數個單一的量子所形成的封閉體系。

於是,自然界演化的本質,是作為最小粒子的量子,其運動形式的改變。這也是為什麼,能量與質量可以在不同的條件進行轉化的原因。


淡漠乾坤


怎麼說呢。從現在科技水平說,甚至將來技術水平說,都不可能找到如此高能量的粒子,來撞破膠子的強作用力的。再從客觀角度說,質子、中子一旦分解,就是誇子、膠子嗎?可能性很小,誇子、膠子是一事物的二個方面,一旦解體,就變成了其它物質形態了,比如光子、中微子等能量粒子。何況誇子、膠子理論、假說,只是現階段人類對質子中子內部結構的認識程度、解釋方式,而這種解釋與辯證唯物主義的運動觀有些相違背。


惠舒旅社老闆


理論上夸克還可以繼續分割。

“夸克模型”由科學家蓋爾曼等人提出。他們認為,所有的強子都是由 若干種叫做“夸克”的更深層次的粒子組成 的,夸克所包含分數電荷,束縛於強子的內 部,不能脫離強子自由運動。

夸克還可以再次分割嗎?目前的研究表 明,輕子和夸克很可能是由某些更為基本的 粒子組成的,因為輕子和夸克相互很對稱。 根據這種理論,輕子和夸克肯定不是物質分割的“最小單元”。


NASA探索


按照楊―米理論,夸克內色變以經找出元子了,這是一個新的發現點,如果繼續分下去就是透鏡子(神子),有了這個透鏡子就是結晶體,把這個結晶體放到太空中就成為了常恆態離子(也叫做結晶離子),因為透鏡無距離,無空間時間,祂就是雙目勢能。自然科學發展到這裡就進入造星計劃的時代了,世人,與故人到哪裡都能用情心牽繫著。



淨觀山王


宇宙無限大,物質無限可分!

如果你把現在可以感知的最小微粒定義為《夸克》的話――那麼,它肯定是可以再分的――這是因為――在現有的觀測條件下只能發現這般大小――就像科學還沒發現原子核、中子、質子、電子之前――認為已經發現的原子――是組成分子的最小微粒一樣!在沒發現原子之前――認為分子是組成物質的最小微粒一樣!

物質,是以分子(包括同種和不同種元素的原子構成的)為形態形成的宏觀上東東。原子以下,人們通常稱其為粒子(但仍屬於廣義的物質範疇)。

任何時代,把人們所能發現的最小微粒,稱為《夸克》,沒人不讓。但是不要以為你就真正發現了物質的最小微粒(當然這個微粒應該是“微粒”)!

宇宙無限大,物質無限可分!任何聲稱發現了宇宙有多少光年之闊,物質的最小微粒是幾何的言論都是無稽之談!人類所能做的――只是在前人探索的基礎上再進一步――認識宇宙全貌、瞭解物質構成的究竟――是一個永遠也不可能完成的任務――科學(人類),只能是在對其深入認知的基礎上深化(受益)!


言為心聲124271091


在我看來,這個問題,其實不是一個單純的科學問題,而是屬於科學哲學範疇的純粹認識論問題。我認為就人類的認識屬性而言,認識的主觀性是絕對的,認識的客觀性卻是相對的,所以我堅信即便再把愛因斯坦從墳墓里拉出來,他就此能給出的回答也一定不是以客觀為指導的定義,而只能是就當下人類的思維水平對其類性經驗的再總結。以我極其淺薄的科學知識,我大約知道所謂分子組成了物質相對固定的外部特徵,組成分子的各個原子其內部又可分為質子電子中子等等,但無論如何這種細分,只是人類一廂情願地關於外部世界的局部認識,而不可能對客體對象客觀而完整的“科學認識”。所以,夸克本身是否可以再分,這和夸克無關,因為夸克只是一個科學概念,而不是客觀事實,所以它具備被再次細分的可能,前提是人類因此形成了新的再次細分的角度。


南海石57583028


夸克可以的再分割的。

至今,人類的科學認知中,世界上最大與最小都是相對的,往往都是後人推翻了前人的判定結果。

物質的構成十分神秘,科學技術今天發現了夸克,可能過不了多久又發現了更小的東西。

科學技術有時間的侷限性,很多結論在一定時間範圍內驗證是正確的,可是隨著繼續的進步,就可能發現更多新的東西。這也是人類不斷探索宇宙的原因。

所以誰也不能給物質的構成做極限定論。


牛頓de蘋果


人類的感官不是真空的通道,因此,人類世界不存在真理,人類的認知來自於自然規定的理念。

蘋果是紅色的嗎?那麼夸克真的存在嗎?。



丟失的歌


若把易經的八卦模型與微觀粒子相聯繫,就會發現相互之間存在著一定的對應關係:①攜帶正反電荷的電子對應於三爻卦中由一陽爻與二陰爻組成的卦相,包括震卦,坎卦和艮卦,由此可知電子有三種類型及三種反物質。②由二個夸克構成的介子對應於三爻卦中由二陽爻與一陰爻組成的卦相,包括巽卦,兌卦和離卦。③由三個夸克構成的質子或中子等粒子對應於三爻卦中由三陽爻組成的卦相,主要指乾卦。在微觀層面上乾卦與震卦相互作用構成質子與電子和合的氫原子的卦體模型。由上所述可知:夸克不會再分解了,在物理學方面,八卦可以表達不同物理屬性微觀量子的模型。


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