02.26 夸克还可以再分割吗?

人生求索


物质真的可以无限分割下去吗?目前人类发现的最小的物质单位是夸克,一些人认为夸克依然可以继续分割下去,因为只要是物质就能够被分割,前提是你得有一把能分开夸克的刀。

这个想法从逻辑上似乎没有问题,但对于这样一个科学问题,还得从科学的角度去看待,要想继续分割夸克,要么有理论上的依据,要么能在实验中观测到,但这两个条件现在都不具备。

按照目前的粒子物理学中的标准模型来看,夸克已经无法再分割下去,从实验物理学的角度看,以目前的技术水平,也没有找到能“击碎”夸克的办法,也就是说,不管是理论上还是在实际观测中,夸克都是组成物质的最小单位,无法再继续分割下去。

简单了解一下近代人类最小粒子的历史。

自从19世纪末,居里夫人打开了通向原子的大门,通过实验证明了原子并不是组成物质的最基本粒子,在接下来的几十年,人类对微观世界的认识如进入了快车道,特别是量子力学与实验物理相互成就,很快就发现了两种亚原子粒子——质子与电子,在1932年,詹姆斯·查德威克又发现了中子,因为当时的技术水平无法继续发现更小的粒子,所以一些科学家认为已经发现了最小的粒子。但人类总是好奇的,既然知道了原子是由原子核和电子组成,原子核是由质子和中子组成,那么质子和中子又是由什么组成的呢?这个问题的答案直到粒子加速器的问世,特别是1952年,美国物理学家唐纳德·格拉泽(Donald A. Glaser)发明了气泡室(Bubble Chamber),这是一种对高能带电粒子径迹非常有效的仪器。其原理和膨胀云室有点类似,所以气泡室也可以看成是膨胀云室的一种逆过程,但却更为简便和高效。但夸克的发现比预计的还要难,1964年,美国物理学家默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)与前苏联的物理学家乔治·茨威格(George Zweig)分别独立提出了夸克理论,并第一次引入了引入夸克这一概念,但直到1968年麻省理工学院的物理学家利用位于斯坦福的当时最先进的两公里电子直线加速器进行的实验,才证实了夸克的存在。

随着预言中的六种夸克和其他基本粒子被发现,一个基本粒子的标准模型也被建立起来,这是一套描述组成所有物质的基本粒子以及这些基本粒子间的强力、弱力以及电磁力这三种基本力的理论。而夸克就属于费米子中的一种。

现在我们已经知道,夸克分为六味(不是真的味道),分别是上、下、粲、奇、底和顶夸克。质子与中子都是由三种夸克组成,但夸克与质子、中子这些可以单独进行研究的粒子有所不同,如果你用粒子加速器对质子进行撞击,你能发现有个三不同的折射角,这也说明了存在着比质子更小的粒子,现在我们知道了夸克的存在,但在实验中,无论用什么办法去撞击质子,都无法观测到单独夸克的存在,夸克总是成对出现,好像有一种机制保证夸克无法被分开,总是被束缚在质子和中子中,这就是分割夸克的最大障碍——“夸克禁闭”。

夸克之间是由强相互作用力联系的,而强力是通过胶子来传递的,而这种力与我们所了解的引力是相反的,引力是随着距离的平方而减小的,但这种强力是随着距离的增加而增加,所以夸克只能被“关”在很小的一个范围内自由活动,一旦超出了指定区域,就会被强力束缚住,根本跑不出去。你可以简单的理解为一根软弹簧,两端各连接个小球,当两个小球距离非常近的时候,弹簧的弹力基本可以忽略,两个小球也很自由,但两个小球距离增加的话,弹簧的弹力就变大,把两个小球拉回来。

那会有人说,可以继续增加外力,把弹簧扯断就可以了。

可惜,夸克不是小球,弹簧也不是强力,我们之所以要把夸克继续分割下去,是因为我们的意识里还把夸克当做一个“实物”,只要是具体的物质,就应该能够被分割,但在夸克这样的尺度,具有质量的物质与能量的分界线已经不那么明显了,那质子和中子来说,组它们的是上夸克和下夸克,夸克和胶子形成色封闭,分割的能量小了是无法将夸克和胶子分开的,但如果注入的能量足够大,在分开夸克和胶子的同时又会形成一对新的夸克和胶子,这新的夸克和胶子又和原来的夸克胶子组成了两对夸克,依然是禁闭的,这就是个无限循环的游戏,所以说,依照目前的理论和实验验证,夸克是不可分的,它就是组成物质的最为基本单元。

还有但是,夸克的大小在10^-18米这个数量级,与我们已知最小的尺度普朗克长度(10^-35米)似乎还有很大的“空间”,按照目前比较“玄”的一种理论——弦论来看,普朗克长度(10^-35米)级别的一维弦才是最基本的“粒子”单位,那些已经发现的基本粒子不过是一根一维的弦在不同空间维度中不同的振动模式下表现出来的一种结果。虽然弦理论是一个能够结合广义相对论与量子力学并还能自洽一种大统一模型,但要想验证该理论的很多预言,以我们现在能掌握粒子加速器的能量是远远不够的。


清明的星空


面对大千世界,人类总是希望能够将万物归结为有限的基本元素,从而获得一个统一的世界观。

原始人将他们所生活的世界,归结于与其生活戚戚相关的某个具体的物体。比如,太阳🌞、月亮🌙或老虎🐯等。原始人怀着崇拜的心情,通过神话传说,将他们的生活经验和各种事物都联系了起来,成为指导和规范他们生存的指南。

到了古希腊时期,人类的迷信色彩已经有了很大的消退。他们将万事万物,归结为某个具体的物体。根据该物体已知的性质,来解释和说明现实的世界。

比如,泰勒斯认为万物的始基是水🌊,赫拉克利特则将万事万物归结为火🔥,而阿那克西曼德认为气☁️可以生成大千世界。

再后来,人类不再满足于模仿自然的现象,产生了抽象的思维。他们发挥自己的想象力,试图用人为杜撰出的概念,来统一地说明现实的世界。

比如,中国古代的元气说,认为存在着一种非现实的气,其聚集则成为有形之物,散则构成了无形的空间。该概念有点像我们现在的能量概念。

又比如,古希腊人留基伯和德谟克利特分别提出了原子论。他们认为,只要存在着其定义的终极原子,就可以说明现实的世界。由此,开创了唯物论。

古希腊人的原子,与当代物理学中的原子是完全不同的。后者仅只是一个具体的物理层次,而前者则是一个抽象的哲学概念。

在之后的几百年间,苏格拉底将世界归结为真善美,而其学生👨‍🎓柏拉图则更进一步地认为世界的本质是理念,由此形成了唯心论。

作为柏拉图的学生,亚里士多德集当时认识的大成,他将现实的世界划分为两大类。其一是作为精英的以太,其聚则为天体,散则构成空间;其二是凡俗的四元素,它们是金木水土,构成了地球上的万物。

到了经典力学时期,随着人类认识的不断深入与发展,科学家们逐渐地发现,各种不同的物质都是由数十个不同的元素构成的,而这些元素仅只是电子、质子和中子等少数几个基本粒子的组合。

到了现代,随着基本粒子的品种增加,科学家👨‍🔬们觉得基本粒子的数量还是太多了,因而它们并不基本。

于是,模仿元素周期表,假设存在着更为底层的元素。由这些想象的元素,机械地组合出各种基本的粒子。于是,科学家们建立了标准的粒子模型,并将这一底层的元素命名为夸克。

起初的夸克只有三种,它们将基本粒子的性质机械地分割开来,如存在着分数电荷。基本粒子的质量和电荷,都是由三个不同的夸克组合而成的。

然而,类似地心说,随着观测到的天体越来越多,说明天体运行的本轮、均轮一再地增加,从而使原本简洁直观的物理图像变得日益模糊。

夸克理论也遇到了同样的问题。随着基本粒子数量的增加,它们的性质也越来越复杂多样。为了能够囊括所有的基本粒子,科学家们在他们的标准粒子模型中,不得不一再地增设新的夸克品种(即便如此,还是未能将电子纳入夸克的组合)。

比如,正电子和负质子的被发现,产生了反物质的概念。于是,夸克的数量由此翻翻,扩大了一倍。目前,夸克的数量已经达到了三十六种。

如此庞大的夸克家族,意味着夸克并非是最为底层的元素。其要么不存在,仅只是我们归纳物质的工具;要么就是其可以继续分解,存在着更为底层的元素。

根据有机统一的观念,万事万物都是归一的,它们最终都应归结为某个单一的粒子。

在经典力学时期,人们认为能量是连续的,其并不像物质那样是有形的。然而,连续的能量会集中在高频的紫外端辐射,即会产生紫外灾变。

然而,该现象在现实中却并没有发生。这说明能量是不连续的,其仅只是关于粒子运动能力的度量。于是,在我们的宇宙中,一定存在着不可再分的最小粒子。

普朗克于1900年,将两个原本分立的黑体辐射公式统一了起来,建立了新的黑体辐射公式。该公式与观测到的黑体辐射完全一致。

普朗克在其新建的黑体辐射公式中,增加了一个物理常数h。该常数的物理量纲是粒子的角动量,其意味着不可再分的最小粒子。由此,使能量具有了不连续性。于是,该粒子被称为量子。

根据有机的量子宇宙观,基态的量子构成宇宙的物理背景,形成了量子空间;而受到激发的量子就是我们熟知的光子,属于能量的范畴;由数个高能量子组成的封闭体系就是各种基本粒子,成为了物质。

由于光子的质量非常小,其远小于基本粒子的质量。这一方面,说明物质的质量,仅只是能量的聚集,是由粒子存在形式的改变而产生的新属性;其另一方面也证实了,由普朗克常数h定义的量子,才是我们宇宙中的最小粒子。

综上所述,夸克并不基本。而且,其机械的组合,意味着夸克仅只是归纳基本粒子的工具,其并非真实的存在。

所以,夸克是可以继续分解的。所有的基本粒子,都是由数个单一的量子所形成的封闭体系。

于是,自然界演化的本质,是作为最小粒子的量子,其运动形式的改变。这也是为什么,能量与质量可以在不同的条件进行转化的原因。


淡漠乾坤


怎么说呢。从现在科技水平说,甚至将来技术水平说,都不可能找到如此高能量的粒子,来撞破胶子的强作用力的。再从客观角度说,质子、中子一旦分解,就是夸子、胶子吗?可能性很小,夸子、胶子是一事物的二个方面,一旦解体,就变成了其它物质形态了,比如光子、中微子等能量粒子。何况夸子、胶子理论、假说,只是现阶段人类对质子中子内部结构的认识程度、解释方式,而这种解释与辩证唯物主义的运动观有些相违背。


惠舒旅社老板


理论上夸克还可以继续分割。

“夸克模型”由科学家盖尔曼等人提出。他们认为,所有的强子都是由 若干种叫做“夸克”的更深层次的粒子组成 的,夸克所包含分数电荷,束缚于强子的内 部,不能脱离强子自由运动。

夸克还可以再次分割吗?目前的研究表 明,轻子和夸克很可能是由某些更为基本的 粒子组成的,因为轻子和夸克相互很对称。 根据这种理论,轻子和夸克肯定不是物质分割的“最小单元”。


NASA探索


按照杨―米理论,夸克内色变以经找出元子了,这是一个新的发现点,如果继续分下去就是透镜子(神子),有了这个透镜子就是结晶体,把这个结晶体放到太空中就成为了常恒态离子(也叫做结晶离子),因为透镜无距离,无空间时间,祂就是双目势能。自然科学发展到这里就进入造星计划的时代了,世人,与故人到哪里都能用情心牵系着。



净观山王


宇宙无限大,物质无限可分!

如果你把现在可以感知的最小微粒定义为《夸克》的话――那么,它肯定是可以再分的――这是因为――在现有的观测条件下只能发现这般大小――就像科学还没发现原子核、中子、质子、电子之前――认为已经发现的原子――是组成分子的最小微粒一样!在没发现原子之前――认为分子是组成物质的最小微粒一样!

物质,是以分子(包括同种和不同种元素的原子构成的)为形态形成的宏观上东东。原子以下,人们通常称其为粒子(但仍属于广义的物质范畴)。

任何时代,把人们所能发现的最小微粒,称为《夸克》,没人不让。但是不要以为你就真正发现了物质的最小微粒(当然这个微粒应该是“微粒”)!

宇宙无限大,物质无限可分!任何声称发现了宇宙有多少光年之闊,物质的最小微粒是几何的言论都是无稽之谈!人类所能做的――只是在前人探索的基础上再进一步――认识宇宙全貌、了解物质构成的究竟――是一个永远也不可能完成的任务――科学(人类),只能是在对其深入认知的基础上深化(受益)!


言为心声124271091


在我看来,这个问题,其实不是一个单纯的科学问题,而是属于科学哲学范畴的纯粹认识论问题。我认为就人类的认识属性而言,认识的主观性是绝对的,认识的客观性却是相对的,所以我坚信即便再把爱因斯坦从坟墓里拉出来,他就此能给出的回答也一定不是以客观为指导的定义,而只能是就当下人类的思维水平对其类性经验的再总结。以我极其浅薄的科学知识,我大约知道所谓分子组成了物质相对固定的外部特征,组成分子的各个原子其内部又可分为质子电子中子等等,但无论如何这种细分,只是人类一厢情愿地关于外部世界的局部认识,而不可能对客体对象客观而完整的“科学认识”。所以,夸克本身是否可以再分,这和夸克无关,因为夸克只是一个科学概念,而不是客观事实,所以它具备被再次细分的可能,前提是人类因此形成了新的再次细分的角度。


南海石57583028


夸克可以的再分割的。

至今,人类的科学认知中,世界上最大与最小都是相对的,往往都是后人推翻了前人的判定结果。

物质的构成十分神秘,科学技术今天发现了夸克,可能过不了多久又发现了更小的东西。

科学技术有时间的局限性,很多结论在一定时间范围内验证是正确的,可是随着继续的进步,就可能发现更多新的东西。这也是人类不断探索宇宙的原因。

所以谁也不能给物质的构成做极限定论。


牛顿de苹果


人类的感官不是真空的通道,因此,人类世界不存在真理,人类的认知来自于自然规定的理念。

苹果是红色的吗?那么夸克真的存在吗?。



丢失的歌


若把易经的八卦模型与微观粒子相联系,就会发现相互之间存在着一定的对应关系:①携带正反电荷的电子对应于三爻卦中由一阳爻与二阴爻组成的卦相,包括震卦,坎卦和艮卦,由此可知电子有三种类型及三种反物质。②由二个夸克构成的介子对应于三爻卦中由二阳爻与一阴爻组成的卦相,包括巽卦,兑卦和离卦。③由三个夸克构成的质子或中子等粒子对应于三爻卦中由三阳爻组成的卦相,主要指乾卦。在微观层面上乾卦与震卦相互作用构成质子与电子和合的氢原子的卦体模型。由上所述可知:夸克不会再分解了,在物理学方面,八卦可以表达不同物理属性微观量子的模型。


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