第五章? 諸子百家
[if !supportLists]第一節(jié)??????????[endif]撬開微觀的大門:放大鏡、顯微鏡?進(jìn)入微觀世界
要說微觀世界,那就不得不先說說這兩樣?xùn)|西放大鏡與顯微鏡宰睡,它們是人類開啟微觀世界大門的第一把鑰匙发乔。
放大鏡定義:放大鏡(英文名稱:magnifier):用來(lái)觀察物體微小細(xì)節(jié)的簡(jiǎn)單目視光學(xué)器件,是焦距比眼的明視距離小得多的會(huì)聚透鏡盯桦。物體在人眼視網(wǎng)膜上所成像的大小正比于物對(duì)眼所張的角(視角)慈俯。
為看清楚微小的物體或物體的細(xì)節(jié),需要把物體移近眼睛拥峦,這樣可以增大視角贴膘,使在視網(wǎng)膜上形成一個(gè)較大的實(shí)像。但當(dāng)物體離眼的距離太近時(shí)略号,反而無(wú)法看清楚刑峡。換句話說話,要明察秋毫璃哟,不但應(yīng)使物體對(duì)眼有足夠大的張角氛琢,而且還應(yīng)取合適的距離。顯然對(duì)眼睛來(lái)說随闪,這兩個(gè)要求是相互制約的阳似,若在眼睛前面配置一個(gè)凸透鏡便能解決這一問題。凸透鏡是一個(gè)最簡(jiǎn)單的放大鏡铐伴,是幫助眼睛觀察微小物體或細(xì)節(jié)的簡(jiǎn)單的光學(xué)儀器撮奏。
關(guān)于第一個(gè)放大鏡是誰(shuí)以及在什么時(shí)間發(fā)明的,現(xiàn)在有很多說法当宴。人類可能早在千年前就發(fā)現(xiàn)了畜吊,使用透明水晶或?qū)毷ブ瞥傻摹竿哥R」具有放大影像的功能;但是真正將透鏡嵌入鏡架做成「眼鏡」呢户矢,據(jù)說是在13世紀(jì)末葉時(shí)玲献,同時(shí)出現(xiàn)在中國(guó)與歐洲。有人說是中國(guó)一位不知名的工藝匠所發(fā)明的梯浪;有人說是中世紀(jì)義大利多斯加尼的一個(gè)位尚-亞歷山大.史畢那 (Alessandro di Spina)捌年;也有人說是十三世紀(jì)英國(guó)學(xué)者-羅杰.貝肯 (Roger Bacon)所發(fā)明的。
在西元1260年挂洛,馬可波羅就曾經(jīng)描述中國(guó)老人家戴著眼鏡看小字的景象礼预。據(jù)說,中國(guó)古代的眼鏡呈大橢圓形虏劲,鏡片由水晶石托酸、石英褒颈、黃玉或紫晶磨制成,鑲在龜殼做的鏡框里励堡,用銅制的眼鏡腳卡在鬢角上谷丸,或用細(xì)繩子栓在耳朵上,或者直接把眼鏡固定在帽子上念秧。而且當(dāng)時(shí)的眼鏡造價(jià)不斐淤井,也因此被當(dāng)作身份地位的象徵。據(jù)說摊趾,就有一位鄉(xiāng)紳用一匹馬的代價(jià)換一付眼鏡的記錄币狠。
不管怎說,放大鏡在十三世紀(jì)已經(jīng)大量出現(xiàn)在世界各地了砾层。隨著人類對(duì)自然認(rèn)識(shí)的不斷深入漩绵,放大鏡把一些微小物體的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)在了我們的眼前,使我們能夠更清楚的看清這個(gè)世界肛炮,也是人類向微觀世界邁出的第一步止吐!
顯微鏡是人類16世紀(jì)最偉大的發(fā)明物之一。在它發(fā)明出來(lái)之前侨糟,人類關(guān)于周圍世界的觀念局限在用肉眼碍扔,或者靠手持透鏡幫助肉眼所看到的東西。它把一個(gè)全新的世界展現(xiàn)在人類的視野里秕重。人們第一次看到了數(shù)以百計(jì)的“新的”微小動(dòng)物和植物不同,以及從人體到植物纖維等各種東西的內(nèi)部構(gòu)造,打開了通向另一個(gè)神秘世界(微觀世界)的大門溶耘。顯微鏡還有助于科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新物種二拐,有助于醫(yī)生治療疾病。
顯微鏡是由一個(gè)透鏡或幾個(gè)透鏡的組合構(gòu)成的一種光學(xué)儀器凳兵,分光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡百新。最早的顯微鏡是在1590年在荷蘭制造出來(lái)的。發(fā)明者是亞斯·詹森,荷蘭眼鏡商庐扫,或者另一位荷蘭科學(xué)家漢斯·利珀希饭望,他們用兩片透鏡制作了簡(jiǎn)易的顯微鏡。真正開始在科學(xué)上使用顯微鏡的第一個(gè)是意大利科學(xué)家伽利略形庭。他通過顯微鏡觀察到一種昆蟲后杰妓,第一次對(duì)它的復(fù)眼進(jìn)行了描述。第二個(gè)是荷蘭亞麻織品商人列文虎克(1632年-1723年)碘勉,他自己學(xué)會(huì)了磨制透鏡。他第一次描述了許多肉眼所看不見的微小植物和動(dòng)物桩卵,其對(duì)顯微鏡的改進(jìn)和微生物學(xué)做出了巨大的貢獻(xiàn)验靡!
直到1931年倍宾,由恩斯特·魯斯卡和馬克斯·克諾爾研制出了第一臺(tái)透視電子顯微鏡,使生物學(xué)發(fā)生了一場(chǎng)革命胜嗓。這使得科學(xué)家能觀察到像百萬(wàn)分之一毫米那樣小的物體高职。1986年恩斯特·魯斯卡被授予諾貝爾獎(jiǎng)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步辞州,顯微鏡的功能日益強(qiáng)大怔锌!
上一個(gè)千年的末期,人類的科學(xué)技術(shù)日新月異变过,呈現(xiàn)爆漲勢(shì)進(jìn)步埃元!微生物世界早已不再能夠阻擋我們我們前進(jìn)的步伐,隨著分子媚狰、原子等諸多更微小的粒子不斷呈現(xiàn)在科學(xué)家們的眼前岛杀,更先進(jìn)的儀器以及探測(cè)方法也在不斷更新。1950年前蓋革計(jì)數(shù)器崭孤、照相乳膠和威爾遜云室类嗤,作為人類通向微觀世界的主要橋梁,之后氣泡石取代了它們辨宠。在20世紀(jì)60年代早期的火花室就開始出現(xiàn)遗锣,慢慢的演化成了所謂的多絲正比室。{《神奇的粒子世界》荷蘭---韋爾特曼?? 著?? 丁亦兵等 譯??? 科學(xué)出版社出版? }??
人類對(duì)整個(gè)世界的宏觀嗤形、微觀認(rèn)識(shí)不斷深入精偿,理論、實(shí)驗(yàn)器材更是不斷創(chuàng)新派殷,粒子加速器还最、對(duì)撞機(jī)的越來(lái)越先進(jìn)、龐大毡惜,使得人類對(duì)于“物質(zhì)”的了解越來(lái)越深刻拓轻。也許在不久的將來(lái)我們將成為我們?nèi)缃袢嗽诔绨莸纳瘢莆瘴镔|(zhì)的秘密经伙,就是不知道最終會(huì)不會(huì)上演《諸神的黃昏》扶叉!
[if !supportLists]第二節(jié)??????????[endif]從細(xì)胞到分子、原子等帕膜,原子內(nèi)的大世界:詳細(xì)說說原子的一切枣氧。
人類通過顯微鏡,觀察到了平常肉眼無(wú)法看到的垮刹,世界的微小細(xì)節(jié)达吞,從微生物,到其最小單元——細(xì)胞荒典。我們知道了生命體是由無(wú)數(shù)個(gè)酪劫,有各自功能的細(xì)胞組成吞鸭,不再是女媧隨手捏的泥團(tuán),也不是諸神的復(fù)制品覆糟。沒有了諸神,整個(gè)世界卻依舊在照常平穩(wěn)的運(yùn)行著刻剥,這是不是一個(gè)奇跡呢,還是我們?cè)缫言趦?nèi)心明了滩字!細(xì)胞的結(jié)構(gòu)造虏,很快就被科學(xué)家攻破,但是人類追尋物質(zhì)的本質(zhì)的步伐麦箍,卻剛剛開始漓藕!
原子理論的成型是經(jīng)歷過漫長(zhǎng)的時(shí)間的,在歷史上内列,各個(gè)民族先哲們的理論撵术,都會(huì)涉及到對(duì)這個(gè)世界最基本的思考——萬(wàn)物之本原!在《莊子
天下篇》末段記錄了一個(gè)叫做惠施的人话瞧,說他認(rèn)為“至大無(wú)外嫩与,謂之大一;至小無(wú)內(nèi)交排,謂之小一划滋。……一尺之棰埃篓,日取其半处坪,萬(wàn)世不竭〖茏ǎ”雖然莊子的評(píng)價(jià)“由天地之道觀惠施之能同窘,其猶一蚊一虻之勞者也。其于物也何庸部脚!夫充一尚可想邦,曰愈貴,道幾矣委刘!惠施不能以此自寧丧没,散于萬(wàn)物而不厭,卒以善辯為名锡移∨煌”《易經(jīng)》的“陰、陽(yáng)論”淆珊,還有“五行論”都是對(duì)于物質(zhì)的本質(zhì)的一種理解夺饲,但是在探討物的本質(zhì)方面中國(guó)的人太注重理學(xué),忽略了實(shí)踐!古希臘有四元素說往声、五元素說茫蛹;古印度也有四大種學(xué)說。
原子論起源于古希臘愛奧尼亞地區(qū)米利都的留基伯(leucippus烁挟,月公元前500——到公元前440年),他作為早起的米利都學(xué)派的思想家骨坑,對(duì)于那時(shí)希臘的哲學(xué)家們?cè)谟懻撐镔|(zhì)是有什么構(gòu)成的問題上給了一個(gè)“物質(zhì)世界的本身基礎(chǔ)不能變化無(wú)澈成ぃ”被后人尊為“原子論之父”。而他的學(xué)生做德謨克利特(公元前450年——公元前370年)的發(fā)展了這個(gè)想法欢唾。即如果某一種物體被切割成可能的最小快且警,它將仍然是是同樣的物體,具有同樣的性質(zhì)礁遣。德謨克利特還是最早使用“原子”一詞的人斑芜。因此也有許多著作把他尊為“原子之父”。
德謨克利特認(rèn)為,萬(wàn)物的本原或根本元素是“原子”和“虛空”祟霍⌒油罚“原子”在希臘文中是“不可分”的意思。德謨克利特用這一概念來(lái)指稱構(gòu)成具體事物的最基本的物質(zhì)微粒沸呐。原子的根本特性是“充滿和堅(jiān)實(shí)”,即原子內(nèi)部沒有空隙,是堅(jiān)固的醇王、不可入的,因而是不可分的。德謨克利特認(rèn)為,原子是永恒的崭添、不生不滅的;原子在數(shù)量上是無(wú)限的;原子處在不斷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中,它的惟一的運(yùn)動(dòng)形式是“振動(dòng)”;原子的體積微小,是眼睛看不見的,即不能為感官所知覺,只能通過理性才能認(rèn)識(shí)寓娩。[3]
亞里士多德(公元前384——公元前322年)是當(dāng)時(shí)非常有影響力的哲學(xué)家,他認(rèn)為呼渣,如果物質(zhì)是由微小顆粒組成的棘伴,那么這些小顆粒之間,一定存在著空間屁置,這些空間是空的焊夸。他認(rèn)為實(shí)際上不可能存在這樣的空間,所以他認(rèn)為德謨克利特的說法是錯(cuò)的缰犁。
亞里士多德修整了恩培多克勒(公元前492——公元前432年)的四元素理論淳地,認(rèn)為所有物質(zhì)是由4種元素:火、土帅容、水颇象、氣構(gòu)成的,并且這四種元素能夠相互轉(zhuǎn)變并徘。這種理論主導(dǎo)了近兩千多年人們的認(rèn)知遣钳。直到17、18世紀(jì)人們才不斷轉(zhuǎn)變思維麦乞,支持德謨克利特的原子理論蕴茴。
按照英國(guó)哲學(xué)家羅素(bertrand? Russell?劝评,1872——1970)的觀點(diǎn),自然哲學(xué)從德謨克利特之后就開始走下坡路了倦淀。直到文藝復(fù)興時(shí)期才蘇醒過來(lái)蒋畜。這期間原子論幾經(jīng)沉浮,有柏拉圖(Plato撞叽,公元前427年—公元前347年)和亞里士多德提出的異見和批評(píng)姻成,但也有伊壁鳩魯(Epicurus,公元前341 - 前270年)堅(jiān)持不懈的宣傳愿棋。經(jīng)過漫長(zhǎng)的中世紀(jì)的冷遇和摧殘科展,在法國(guó)人皮埃爾伽桑狄(Pierre
gassend,1592——1655)1658年出版《伊壁鳩魯哲學(xué)體系》(syntagma? philosophiae? epicure)中關(guān)于物質(zhì)本質(zhì)的理論糠雨,認(rèn)為一切存在的東西都是有“具有內(nèi)在于運(yùn)動(dòng)傾向的”原子和真空組成才睹,原子既不能被創(chuàng)造,也不能被毀滅甘邀。原子是固體的琅攘,具有質(zhì)量也不能在分割。他還是光的微粒說的創(chuàng)始人之一鹃答。羅伯特波伊爾(1672——1691)的《懷疑派的化學(xué)家》(sceptical? chymist)書中認(rèn)為物質(zhì)是由微粒子組成的乎澄,而微粒子本身是由他稱為“基本粒子”的粒子經(jīng)各種不同組合而構(gòu)成的。當(dāng)然對(duì)于亞里士多德的四大元理論最后一擊的是18世紀(jì)的英國(guó)化學(xué)家一共化學(xué)家約瑟夫-普利斯特里(Joseph priestley测摔,1733——1804)和法國(guó)化學(xué)家安托萬(wàn)—拉瓦錫(antoine? lavoisier互墓,1743——1794)完成的聂抢。他們通過一系列的化學(xué)實(shí)驗(yàn),分解了空氣,并且測(cè)定了空氣中的氧和氮跟束,從而否定了亞里士多德的四大元素說灵莲,并為原子論的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基石万皿。
1803年9月6日英國(guó)自學(xué)成才的化學(xué)家約翰道爾頓(John Dalton状土,1766年9月6日-1844年7月27日)制定了第一章原子相對(duì)重量(原子量)表,一個(gè)半月后紊服,道爾頓在曼徹斯特文學(xué)哲學(xué)會(huì)上檀轨,宣讀了論文《論誰(shuí)對(duì)氣體的吸收作用》,在論文中他第一次明確闡述了他的科學(xué)原子論欺嗤,并公布了他的原子量表参萄。
道爾頓的原子理論,比以前任何化學(xué)理論更深入的探討了化學(xué)變化的本質(zhì)煎饼,比較完滿的說明了一些換定律的內(nèi)在聯(lián)系讹挎,成為了解釋化學(xué)現(xiàn)象的統(tǒng)一理論,并使化學(xué)從此走向了定量發(fā)展的道路。因此他也被成為“化學(xué)原子論的締造者”
在原子理論的不斷深入研究中筒溃,人類對(duì)于整個(gè)物質(zhì)世界的理解也越來(lái)越清晰马篮。無(wú)數(shù)的科學(xué)家們?yōu)榇硕鴱U寢忘食的努力鉆研,俄國(guó)化學(xué)家德米特里—門捷列夫(1834年2月8日—1907年2月2日)最終為我們今天所熟悉的元素周期表創(chuàng)立了基礎(chǔ)怜奖。這是一個(gè)系統(tǒng)性的重大突破浑测。
在19世紀(jì)末期原子的存在與否,由于實(shí)驗(yàn)的缺乏歪玲,依舊沒有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展尽爆,爭(zhēng)論也沒有停止的趨勢(shì)。一位英國(guó)物理學(xué)家約瑟夫·約翰·湯姆遜(Thomson读慎,Joseph John;1856年—1940年)卻石破天驚的用實(shí)驗(yàn)證實(shí):宇宙萬(wàn)物由原子組成是正確的槐雾,但是原子并不是不可分的夭委,原子還有更小的粒子組成。這些更小的粒子之一被稱為“電子”募强!整個(gè)世界因此一下子跨入了原子內(nèi)部的美麗世界株灸。佛語(yǔ)說的是“一花一世界”,而一個(gè)原子里面的大千世界也從此展現(xiàn)在人們的眼前擎值。這是一種質(zhì)的飛躍慌烧,人類開啟了橫跨“三觀”的通道!
[if !supportLists]第三節(jié)??????????[endif]諸子百家:原子之后鸠儿,出現(xiàn)的各種粒子?? 量子理論的快速發(fā)展屹蚊。各種粒子的發(fā)現(xiàn)。
在20世紀(jì)初进每,物理學(xué)家們像剝洋蔥頭似的汹粤,從細(xì)胞剝到分子、原子田晚。隨著高能粒子加速器應(yīng)用不斷推廣嘱兼,原子的內(nèi)部,一個(gè)充滿奇異的世界——核子贤徒、強(qiáng)子芹壕、夸克相繼進(jìn)入我們的視野。
我們知道分子是事物具有原來(lái)化學(xué)性質(zhì)的最小單元接奈。而1911年踢涌,由歐斯特盧瑟福首次通過實(shí)現(xiàn)確定了原子的結(jié)構(gòu)。在了解原子方面邁出了第一步鲫趁。接下來(lái)尼爾斯? 玻爾把普朗克和愛因斯坦的舊量子觀應(yīng)用到了盧瑟福的原子模型上成功解釋了氫原子的光譜斯嚎。最后新的量子理論的發(fā)現(xiàn),給理解原子的特性提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。我們的世界從此變了堡僻!
原子核占據(jù)了原子的大部分質(zhì)量糠惫,但是體積卻占原子很小。起初钉疫,它就像個(gè)謎一樣困擾著物理學(xué)家們硼讽。直到1932年英國(guó)的物理學(xué)家查德? 威克發(fā)現(xiàn)了一種呈電中性的重要粒子——中子,才使人們對(duì)于原子核的組成有了更深入的認(rèn)識(shí)牲阁。但是一直到核物質(zhì)顯微鏡(特別是回旋加速器)出現(xiàn)之后固阁,原子核的秘密才真正呈現(xiàn)世人。而新器材的應(yīng)用也為我們撬開了一個(gè)更加神秘的世界城菊,這里充滿著未知和希望备燃。
一副新的世界地圖,這里的一切都顯得光怪陸離凌唬。1946年并齐,日本物理學(xué)家湯川秀樹以類比方法為基礎(chǔ),推導(dǎo)核力源頭——介子客税,在宇宙線中被發(fā)現(xiàn)了况褪。而當(dāng)性能更高的加速器被引進(jìn)到實(shí)驗(yàn)室后,大量的新粒子相繼被發(fā)現(xiàn)更耻。這些新粒子的出現(xiàn)测垛,讓物理學(xué)家們經(jīng)歷了一個(gè)由開始的驚喜到驚奇,最后演變成麻木秧均、驚恐的過程食侮。這些層出不窮的“強(qiáng)子”,讓物理學(xué)家恩科特費(fèi)米都曾抱怨還不如去學(xué)動(dòng)物學(xué)呢目胡。
通過更多的努力疙描、總結(jié),1961年美國(guó)的物理學(xué)家默里? 蓋爾曼和以色列的物理學(xué)家尤瓦爾內(nèi)曼各自獨(dú)立地在已有的強(qiáng)子分類中注意到了一種格局讶隐。他們把研究的基礎(chǔ)放在數(shù)字對(duì)呈上起胰,這種對(duì)稱綜合了各種強(qiáng)子荷載的已知守恒律,這種方法被稱為——八正法巫延,它不僅更好的解釋了強(qiáng)子的許多問題效五,同樣也像化學(xué)元素周期表一樣具有預(yù)見性。在1963年末炉峰,預(yù)言的歐比個(gè)負(fù)粒子有布魯克黑紋實(shí)驗(yàn)室的工作者們發(fā)現(xiàn)畏妖。從而確定了“八正法”的作用。
強(qiáng)子之謎似乎已經(jīng)解開了疼阔,似乎路還很長(zhǎng)戒劫。在發(fā)現(xiàn)強(qiáng)子不久半夷,物理學(xué)家們就通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)它們有一定的額空間延展性,也不像電子那樣表現(xiàn)的似乎是一個(gè)幾何點(diǎn)迅细,而更像一個(gè)小球巫橄。在接下來(lái),更多的實(shí)驗(yàn)中只是造就了更多的強(qiáng)子茵典,而其內(nèi)部到底是什么樣子湘换,仍就是一個(gè)謎。
寫于2015/11/5? 晚?
強(qiáng)子是否可以再分统阿,理論上是可以的彩倚。夸克就是由理論物理學(xué)家為了解釋強(qiáng)子而從數(shù)學(xué)想象中創(chuàng)造出來(lái)的扶平。默里 蓋爾曼和喬治 茨威格各自獨(dú)立的設(shè)想強(qiáng)子是由更基本的粒子組成帆离。以此來(lái)解決層出不窮的強(qiáng)子和其家族特征。1969年蓋爾曼因揭開了強(qiáng)子對(duì)稱的秘密而贏得了諾貝爾獎(jiǎng)金结澄。
究竟夸克是否真實(shí)的存在盯质,直到1968年斯坦福大學(xué)的電子直線加速器(SLAC)投入使用才得到佐證。實(shí)驗(yàn)雖然并沒有直接測(cè)到夸克概而,但是結(jié)論揭示了質(zhì)子的電荷集中在點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)上。從側(cè)面說明了質(zhì)子仍可以再分囱修。
起初物理學(xué)家們認(rèn)為所有的強(qiáng)子是由三種夸克(上赎瑰、下夸克;奇異夸克)和其伙伴反夸克組成破镰,但是隨著不斷的研究深入餐曼,數(shù)學(xué)對(duì)物理的影響逐漸加深。理論物理學(xué)家們以漂亮的數(shù)學(xué)對(duì)稱為基礎(chǔ)的有關(guān)相互作用著夸克的新理論認(rèn)為夸克應(yīng)該還有第四種鲜漩,謝爾登 格拉肖及其在哈佛大學(xué)的同事們都始終堅(jiān)持這種觀點(diǎn)源譬,并將新的夸克命名為“粲夸克”,在1974年夏孕似,丁肇中和其合作者在布魯克黑文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室里面發(fā)現(xiàn)了一種新的介子踩娘,其組成符合關(guān)于粲夸克的預(yù)測(cè)。然而在這一發(fā)現(xiàn)不久喉祭,斯坦福又發(fā)現(xiàn)了一種介子养渴,最終這些介子的集合體被稱為粲偶素。1978年利昂 萊德曼領(lǐng)導(dǎo)的小組發(fā)現(xiàn)了另一種高質(zhì)量的介子泛烙,它們被稱為r介子理卑,從而為夸克群增添了底夸克,1995年頂夸克也被找到蔽氨。但是要說夸克是否只有這么多藐唠,這個(gè)誰(shuí)也不敢保證帆疟。如果愛因斯坦的質(zhì)能公式確實(shí)成立的話,粒子是由能量轉(zhuǎn)化而成宇立,那么夸克絕對(duì)不會(huì)是終點(diǎn)踪宠!
到現(xiàn)在一直講的是關(guān)于“核子”的歷史,但是這些核子只占粒子本身很小一部分的空間泄伪,還有大部分的空間存在殴蓬,哪里又會(huì)有那些發(fā)現(xiàn)呢!
寫于?2015/11/6
從原子的結(jié)構(gòu)我們認(rèn)識(shí)到蟋滴,原子核雖然集中了原子的絕大部分質(zhì)量染厅,但是其體積卻只有原子的萬(wàn)分之一大小,整個(gè)原子的大部分空間都被電子云占據(jù)著津函,電子早在1897年就已經(jīng)被確認(rèn)為粒子了肖粮。而物理學(xué)上,把與其具有相似特性的粒子統(tǒng)稱為輕子《啵現(xiàn)在已知的輕子有電子涩馆、中微子、μ子允坚、τ子魂那。
保羅狄拉克把量子理論與相對(duì)論思想用數(shù)學(xué)方法結(jié)合起來(lái),推導(dǎo)出了一個(gè)電子波必須遵守的方程——狄拉克方程稠项。這個(gè)方程使人們能夠更深刻的認(rèn)識(shí)電子涯雅,而且方程的兩個(gè)解將人們帶入了正反物質(zhì)的世界。二戰(zhàn)后展运。蓬勃發(fā)展的量子電動(dòng)力學(xué)內(nèi)包了狄拉克方程活逆,并且指認(rèn)電子是真正的點(diǎn)粒子,沒有進(jìn)一步結(jié)構(gòu)拗胜。似乎已是航程的終點(diǎn)蔗候,但它并不孤獨(dú)!
μ子是1937年發(fā)現(xiàn)的埂软,他是地球上宇宙線的主要成分锈遥,在μ子及其某些性質(zhì)被揭示之后,物理學(xué)家II拉比曽發(fā)問“這是誰(shuí)定的貨”勘畔。物理學(xué)家們似乎不知道怎么對(duì)待μ子迷殿。
中微子的穿透性非常的強(qiáng),泡利為了解決原子核放射性衰變前后能量差咖杂,而假定一種粒子的存在庆寺,當(dāng)然在之后,人們找到了這些小家伙诉字,因?yàn)槠涑孰娭行耘吵ⅲM(fèi)米給它們起的名字叫“小小的中性粒子”知纷。
τ子的發(fā)現(xiàn)即遲緩、又安靜陵霉。早在1976年由馬丁珀?duì)栴I(lǐng)導(dǎo)的小組在電子正電子對(duì)撞環(huán)里看到了一種奇特的效應(yīng)琅轧,并推測(cè)這是一種新的輕子所引起的。在接下來(lái)的兩年里踊挠,德國(guó)漢堡用類似的實(shí)驗(yàn)得到了肯定的數(shù)據(jù)乍桂。有一種新的質(zhì)量約為電子3500倍的粒子。
這些輕子因?yàn)樗鼈冊(cè)诟吣軤顟B(tài)下也表現(xiàn)為純粹的點(diǎn)粒子效床,而被認(rèn)為是真正的基本粒子睹酌。夸克被禁閉在強(qiáng)子內(nèi)剩檀,輕子受到的作用力較弱憋沿,科學(xué)家們?cè)谒伎驾p子與夸克之間是如何進(jìn)行相互作用的,膠子是作為兩者之間的媒介而被引入的然而膠子是什么呢沪猴?物理學(xué)家在微觀量子層次(原子辐啄、亞原子)來(lái)觀察物質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)其間只有四種基本的量子相互作用。分別是:引力相互作用运嗜;導(dǎo)致放射性的弱相互作用壶辜;電磁相互作用;束縛夸克的強(qiáng)相互作用担租。與之相對(duì)應(yīng)的膠子則為:引力子砸民;弱膠子;W正負(fù)粒子翩活、Z0粒子;光子便贵;色膠子菠镇。
引力之所以被認(rèn)為是長(zhǎng)程力,是因?yàn)樵诹孔訉哟紊弦O為微弱承璃,一個(gè)質(zhì)子與一個(gè)電子間的電磁力是其間引力的10的36次方倍利耍,而在宏觀層次上,則是引力占主導(dǎo)盔粹。
1923年一些實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到了質(zhì)子發(fā)出的反沖電子隘梨,使得大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)同光子的真實(shí)存在。20世紀(jì)20年代建立的量子電動(dòng)力學(xué)舷嗡,把光子看成是電磁場(chǎng)的膠子轴猎,光子被解釋成量子化的電磁場(chǎng)。而電子則被解釋成量子化的電場(chǎng)进萄。經(jīng)過許多物理學(xué)家們的努力捻脖,量子電動(dòng)力學(xué)因?yàn)榉蠍垡蛩固沟莫M義相對(duì)論原理而被認(rèn)為是巨大的成功锐峭,從而也為其他幾種相互作用的解釋提供了參照。
從歷史上看可婶,人類首先碰到的是弱相互作用沿癞,19世紀(jì)后期看到的鐳鹽奇異的輝光就是弱相互作用的體現(xiàn),這種輝光其實(shí)是原子核發(fā)射的粒子所致矛渴。同引力相互作用和電磁相互作用一樣椎扬,以“弱膠子”作為弱相互作用的媒介。而已知的弱膠子——W正負(fù)粒子具温、Z0粒子蚕涤,都是歐洲核子研究中心通過270Gev的質(zhì)反質(zhì)子對(duì)撞機(jī)在1983年前后觀察到的。
? 強(qiáng)相互作用是束縛夸克的相互作用桂躏,而量子色動(dòng)力學(xué)就是為了解釋強(qiáng)相互作用而被創(chuàng)建的钻趋。根據(jù)其原理,一共有八種色膠子來(lái)提供束縛夸克的強(qiáng)力剂习。
隨著高能物理的快速發(fā)展蛮位,在能量不斷升高的情況下,四種相互作用的區(qū)別開始縮小鳞绕,大統(tǒng)一理論一直都是物理學(xué)家們所向往的失仁。統(tǒng)一場(chǎng)理論認(rèn)為在宇宙的初始,能量超高的那一小段時(shí)間们何,曾有一種高度對(duì)稱的相互作用萄焦,隨著宇宙的演進(jìn),能量的分散冤竹,逐漸分解成了現(xiàn)在的四種基本相互作用拂封。我時(shí)常想,不知在那個(gè)小階段“膠子”又該是怎樣呢鹦蠕!現(xiàn)在的這些膠子和其他各種粒子冒签,在宇宙最初的時(shí)間,是否也是統(tǒng)一的钟病,只是一種粒子承載著我們現(xiàn)今這個(gè)五彩繽紛的世界萧恕,就像每一個(gè)人都是有受精卵分裂演化而成的一樣。
寫于2015/11/9晚?
諸子百家? 告一段落