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宇宙未解之謎:存在「最小粒子」嗎?

在歷史上很長的一段時間裡,人們曾經認為物質、時間、空間這些東西是可以無限分割的。《莊子·天下》中這樣說:「一尺之棰,日取其半,萬世不竭。」用數學的語言來解釋這段話,意思就是你可以把1尺長的棍子進行無數次對半分割,第一次對半分割得數是0.5尺,第二次是0.25尺,第三次是0.125尺……這個過程可以無限地進行下去。

宇宙未解之謎:存在「最小粒子」嗎?

公元前四世紀的希臘哲學家亞里士多德也認為,物質是連續的,人們可以將它無限地分割下去,我們永遠也得不到一個不可再分割的「最小顆粒」。

但很早就有人懷疑「物質可以無限分割」的觀念,希臘哲學家德謨克利特相信最小顆粒是存在的,他把這種粒子叫做「原子」。德謨克利特認為所有的物質都是由原子組成的,原子是一種不可穿透、不可分割的實體,一切原子都有著相同的性質,只是在形狀、大小、重量、排列、位置上有所不同。萬物有生有滅,但組成它們的原子卻不會跟著毀滅,只會從死亡的物體轉移到新生的物體身上。

宇宙未解之謎:存在「最小粒子」嗎?

宇宙未解之謎:存在「最小粒子」嗎?

後來科學家們的確發現了原子的存在,但它卻不是最小的粒子,它由質子、中子和電子構成,質子和中子又由被膠子束縛著的夸克組成。

從目前的情況看,電子和夸克似乎都是最小的「基本粒子」。之所以說它們是基本粒子,是因為任何與這些粒子的結構相關的現象,在實驗中都沒有觀察到,它們像是一個不可再分的點,而不像質子、中子、原子核和原子那樣,有可測量的大小。

宇宙未解之謎:存在「最小粒子」嗎?

粒子物理學家們建立了一個標準模型,來解釋目前已發現的所有粒子和它們之間的作用力。但並不像德謨克利特說的那樣,只存在「原子」這樣一種最小粒子,標準模型中包括了62種基本粒子,被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子剛剛被找到,這樣標準模型中所有粒子的存在都已得到了證明。

然而這些今天被稱為基本粒子的東西,就一定是不可再分的「最小粒子」嗎?人們以前曾經認為原子是最小粒子,但後來發現它其實是個複合體。隨著科技水平的提高,今天不可再分的東西,明天有沒有可能發現它又只是個複合體呢?

宇宙未解之謎:存在「最小粒子」嗎?

這樣的過程,有沒有盡頭呢?假如從量子論的角度來看,世界不是光滑的,在粒子世界中,物質、能量、時間、空間都表現出不連續的特徵來,因而世界必定不可能無限分割下去,最小粒子必定存在。

但這種分割,到什麼時候才是盡頭,最小粒子究竟是多小呢?

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