揭秘:我们的宇宙万物,到底是由什么来组成的?

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天罗网17
2022-08-26 · TA获得超过6139个赞
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我们平时无论是看杂志,看报纸,还是看电视或者上网,那些内容里头,如果要表现一些比较抽象的概念,或者说,一些涵盖面比较广的主题时,常常会用一些特定的图形、形象来代表它们。

比如说科学,如果要用图形来表示的话,你想想看,平时会看到些怎样的表示方式呢?

有一种图形大家一定见过:

图形的中间是一个点儿,然后周围有三个椭圆形围绕这它,彼此交叉在一起,每个椭圆形上,还有一个小点儿。这是一种原子模型。

那个中间的小点儿,是原子核,而外面的三个小点儿,则是三个电子,椭圆形是三个电子各自的轨道,它们沿着一定的轨道,绕原子核转圈儿。

因为这个转圈儿的状态,非常像是宇宙空间当中行星和恒星的关系。

当中的原子核就是恒星,周围的电子就是绕着恒星转动的行星,所以,这个模型又被称为行星模型。

你知道原子是什么吗?你应该听说过这个名字吧。

原子是构成宇宙万物的基本单位之一。

从太阳,到花草树木,到衣服、电脑、自行车,再到我们自己,所有的物质都是由原子组成的。 原子这个词最初的意思,就是不可分割 。

实际上,最早的原子就是不断被“分割”出来的。

我们可以想象一下,自己手里拿着两块石头,然后把它们用力砸到一起,就会砸下小碎块儿来。

好,接下来把大块儿的扔掉,就拿小碎块儿,还是两块儿,砸到一起……石头子儿变小了,不容易砸碎,不过,只要力气够大,速度够快,还是可以砸出更小的碎块儿的。

接下来,就拿更小的碎块儿砸。总之,就是不断地去砸这些石头块儿,让它们变小变小再变小,碎到最后,没法再砸碎,就是原子。

这个主意是古代希腊一个很伟大的哲学家说的。这个跟中国古代哲学家的思路很不一样。

中国古代哲学家认为物质可以无限制地细分下去。

中国古代有一位大师,他说,咱们拿一根一尺长的棍子,给它中间截断了,扔一半儿,留一半儿,第一天截完了还剩半尺,第二天呢,是半尺的半尺,是四分之一尺,就这样日复一日地截,你就是截上一千年一万年,都还是可以继续截下去,它是无限的。

中国古代哲学家的这个观点,被称为“物质无限可分”,之前古希腊哲学家的观点,被称为“物质有限可分”。

现在问题来了,物质,它到底是有限可分的呢,还是无限可分的呢?

古代人只能进行哲学讨论。但自从现代科学诞生后,我们就多了一种办法:实验。实际去分它一下,不就知道能分到什么程度了吗?

到了19世纪的时候,很多人觉得原子已经分得差不多了,到头了。

所以他们把那个古希腊哲学家的书翻了出来,借用了“原子”这个名字,用来指他们当时分出来的最小的东西。然而没过多久,又有科学家发现,好像不是这么回事儿。

原子的内部,似乎还有结构。这事儿可坏了,有结构,说明原子是由更小的东西组成的。

看起来,物质还是可以继续分下去。但是原子已经太小太小了,小到完全没有办法去拿刀切,拿斧头剁了。要怎么去分割呢?

这个时候,有一个英国的物理学家,叫卢瑟福,他发现,如果想办法把一些粒子用很高的速度打出去,那么就有可能击中它前面的一些东西,从而产生一些奇怪的现象。

他当时用一张黄金做的金箔来作为靶子,把粒子像是开枪一样,打到金箔靶子上。

他发现,大部分粒子都穿过了金箔,但是有少量被弹了回来。

这个有意思了。卢瑟福经过思考,发现了问题之所在。金箔是由黄金的原子组成的,粒子穿了过去,意味着原子的内部是有很大的空隙的,但是,有些地方又是密实的,能把粒子弹回来。

通过一系列的实验, 卢瑟福终于发现了原子的组成部分之一——质子。

卢瑟福的这个方法,很快就被科学家们普遍接受了。为了让粒子能更好地集中目标,也为了让粒子能以更高的速度击中目标,科学家们建造了“粒子加速器”。

你自己应该也有这样的经验,速度越快,撞击的能量越大,你站着推别人一下,跟你先加速跑然后在跑动中推他一下,结果是完全不一样的。

通过这种很强力的撞击,科学家们慢慢地发现了原子内部的秘密,看起来,原子还不是尽头,还是能继续的。

研究来研究去,科学家也发现了一个问题,就是这个打靶子用的粒子束,速度还不够快,撞击的能量还不够大。怎么办呢?

就在这个时候,有个奥地利科学家突然想到了一个很好的办法,原先大家不是用粒子束去打固定的靶子嘛。但假如说,这个靶子也在以非常快的速度,向粒子束移动呢?

或者说,干脆制造两个粒子束,让它们分别加速,然后彼此碰撞,这样撞击的能量不就直接加倍了!

这个主意不错,科学家们立即行动了起来,把原先的单个的加速器变成一对儿的,让两个粒子束相互撞击,这个时候我们就得到了“对撞机”。

通过对撞机,科学家们发现,原来 原子可以继续分下去,分成质子、中子和电子 。

而这些东西,又有可能继续往下分。随着对撞机越造越大,粒子束的能量也越来越强,撞出来的碎片也越来越小。

现在,世界上最大的对撞机在欧洲,法国和瑞士的边境上有这么一个大机器叫LHC 。

它的主体部分是一个埋在地下的巨大圆形隧道,沿着最大的那个圆走一圈要整整27公里,而隧道本身的直径则有3米。

好几千位科学家参与了这个项目的工作,为了让粒子束在里面能跑起来,他们甚至建造了一座核电站,专门来供电。

武器越来越先进了,科学家发现问题也来了。原来,物质可能真的不是无限可分的。现在,科学家还在设法建造更好的对撞机,更好的研究工具。

因为他们想解答这样一个难题:我们的宇宙万物,到底是由什么来组成的?

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