我們研究物質(zhì)時(shí)，一般都是遵循著由簡(jiǎn)至繁浓镜，由淺至深溃列，由外至內(nèi)，先物理后化學(xué)的規(guī)律行事膛薛。物質(zhì)的物理性質(zhì)包括它的狀態(tài)听隐，顏色，硬度和質(zhì)量哄啄。
世間的萬(wàn)物都具有三種形式雅任，即固態(tài)风范，液態(tài)和氣態(tài)，最近的科技表明沪么，有些物質(zhì)的狀態(tài)具有離子態(tài)和膠狀態(tài)乌企，但我們可以把它們歸為氣態(tài)和液態(tài)的范疇。
物質(zhì)的顏色表現(xiàn)的原理是照在物質(zhì)上的光線成玫，未被吸收的各種波長(zhǎng)的光線加酵，通過(guò)眼睛落在我們的視網(wǎng)膜上，通過(guò)神經(jīng)傳至我們大腦的信息哭当。白色光線經(jīng)過(guò)三棱鏡的折射猪腕，可以分為赤橙黃綠青藍(lán)紫七種單色光。每一種元素的原子都會(huì)吸收特定的光譜線钦勘，當(dāng)物質(zhì)的原子吸收了多種光譜線陋葡，未被吸收的光譜線被反射出來(lái)，該光譜所具有的顏色就是物質(zhì)的顏色彻采，如果腐缤，七種單色光譜全部被吸收，那么物質(zhì)所表現(xiàn)的顏色就是黑色肛响，如果七種單色光譜沒(méi)有一個(gè)被吸收岭粤，物質(zhì)所表現(xiàn)的顏色就白色，人眼分辨不同光的波長(zhǎng)的形式就是反映在我們大腦里的不同的顏色特笋。
固態(tài)的物質(zhì)還有一種物理性質(zhì)——硬度剃浇，一般指的是礦物或金屬的硬度，常用的標(biāo)準(zhǔn)量度叫做摩氏硬度猎物。為了更好地了解物質(zhì)的摩氏硬度虎囚，我們?cè)谶@里列出一些物質(zhì)的硬度:
鉛:1.5；指甲:2.3蔫磨；鋁:2-2.5淘讥；銅:2.5-3；阿富汗白玉堤如，大理石:3蒲列；小刀:5-5.5；玻璃:5.5煤惩；鋼鋸條:6嫉嘀；和田玉:6-6.5；鋼銼:6.5魄揉；翡翠:6.5-7剪侮；雨花石，瑪瑙，石英石:7瓣俯；鉆石:10杰标，等等，在此不一一列出彩匕。
物質(zhì)有一個(gè)特別的物理量——質(zhì)量腔剂，所謂質(zhì)量就是物質(zhì)所含物質(zhì)多少的量度；在牛頓第一定律中驼仪，質(zhì)量是其中的一個(gè)物理量掸犬。即物質(zhì)所受的作用力的值等于物質(zhì)的質(zhì)量和其加速度的乘積。
關(guān)系式為:F=ma
F為物質(zhì)所受之力绪爸；m為物質(zhì)的質(zhì)量湾碎；a為物質(zhì)的加速度。
物質(zhì)的質(zhì)量在國(guó)際上的單位為千克奠货，字母表示為kg介褥。
為了更好地解釋物質(zhì)的質(zhì)量，我們將在下面的章節(jié)里詳細(xì)介紹递惋。
我們要了解物質(zhì)的性質(zhì)柔滔，不但要研究物質(zhì)的物理性質(zhì)，而且要研究物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)萍虽，要了解物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)睛廊，就要了解物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。我們暫且不談古人所謂的原始的物質(zhì)組成的猜想贩挣，如中國(guó)古人認(rèn)為世間的萬(wàn)物由金喉前，木，水王财，火，土五種元素組成裕便，直接開(kāi)始討論現(xiàn)代科學(xué)對(duì)物質(zhì)化學(xué)的研究成果绒净。
現(xiàn)代科學(xué)表明，世間的萬(wàn)事萬(wàn)物都是由分子或原子組成偿衰，使它們能擠在一起的是分子鍵或原子鍵挂疆。例如，水的分子是由二個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成下翎，分子式是H2O缤言；我們常吃的鹽是由一個(gè)鈉原子和一個(gè)氯原子組成，分子式是Nacl;土壤里的主要成分是硅酸鹽视事，它的硅酸的離子式由一個(gè)硅原子胆萧，三個(gè)氧原子組成，分子式是-SiO3。
世間的原子的數(shù)量龐大跌穗，不可勝記订晌，為了研究，分析蚌吸，統(tǒng)計(jì)锈拨，數(shù)以億億級(jí)的原子，科學(xué)家頗費(fèi)腦筋羹唠。
最早把原子按著質(zhì)子數(shù)分類的是俄國(guó)的化學(xué)家門捷列夫（Dmtri? Mendeleev）奕枢，他在1869年發(fā)明了元素周期表。經(jīng)過(guò)后來(lái)大量的科學(xué)工作者不斷增添佩微，修改验辞，才有了現(xiàn)在的元素周期表。元素周期表共分為七主族喊衫，七副族和零族跌造，到目前為止，共118種元素族购。
一段時(shí)期一來(lái)壳贪，科學(xué)界都公認(rèn)原子是組成世間萬(wàn)物的基本單位。最早發(fā)明原子稱謂的是希臘哲學(xué)家德謨科利特寝杖，他認(rèn)為原子是組成宇宙萬(wàn)事萬(wàn)物的最小基本單位违施，直到盧瑟福做了粒子散射實(shí)驗(yàn)。1909年瑟幕，新西蘭的物理學(xué)家恩斯特·盧瑟福做了粒子的散射實(shí)驗(yàn)磕蒲，發(fā)現(xiàn)原子的內(nèi)部有很大的空間。后來(lái)經(jīng)過(guò)大量科學(xué)家的不斷研究只盹，發(fā)現(xiàn)不管是何種元素辣往，它的原子都是由原子核和核外電子組成。原子核居于原子的中心殖卑，電子在核外繞原子核高速旋轉(zhuǎn)站削，原子核和電子之間由它們之間的電磁力提供離心力。電子繞原子核的軌道不似宏觀世界中的地球繞太陽(yáng)孵稽，月亮繞地球公轉(zhuǎn)的模式许起，而是遵循著微觀世界的包里不相容原理，電子有固定的能量態(tài)的軌道菩鲜，繞原子核隨機(jī)運(yùn)動(dòng)园细，形成所謂的電子云的方式運(yùn)動(dòng)。
原子核并不是組成物質(zhì)的最小單位接校，科學(xué)界公認(rèn)原子核由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子組成猛频，使它們結(jié)合在一起的力我們稱為強(qiáng)核力。不同元素的原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的數(shù)量是不同的，但相同原子核內(nèi)的質(zhì)子和中子一般是相同的伦乔，特殊的原子除外厉亏。帶電的質(zhì)子和核外的電子的數(shù)量是相同的，正負(fù)電量剛好抵消烈和，所以原子的外表表現(xiàn)為中性爱只。為了更好得理解不同的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)不同，我們可以舉一些例子來(lái)表述招刹。
氫原子核恬试，由一個(gè)質(zhì)子，一個(gè)中子疯暑，一個(gè)核外電子組成;氦原子核由二個(gè)質(zhì)子训柴，二個(gè)中子，二個(gè)核外電子組成;其中妇拯，質(zhì)子與質(zhì)子之間幻馁，中子與中子之間，質(zhì)子與中子之間由強(qiáng)核力控制越锈，電子與原子核由電磁力控制仗嗦。其它原子依次類推，或許有一些特殊的同位素例外甘凭，在此不再贅述稀拐。
質(zhì)子，中子也不是物質(zhì)最小的組成單位丹弱，現(xiàn)代科技表明德撬，質(zhì)子和中子是由夸克組成。宇宙間存在不同類型的夸克躲胳，其實(shí)只有六種蜓洪，被稱為六種味。這六種味被科學(xué)界稱為上泛鸟，下蝠咆，奇，粲北滥，底和頂。每種味夸克又帶有三種色闸翅，即紅再芋，綠和藍(lán)。一個(gè)質(zhì)子由二個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成坚冀，一個(gè)中子由二個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成济赎。到目前為止，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)比夸克還要小的物質(zhì)，但我們相信夸克不是物質(zhì)組成的最小的單位司训。那么构捡，世間物質(zhì)的最小單位是什么呢？現(xiàn)代科學(xué)雖然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)壳猜，但我們可以假設(shè)宇宙間有物質(zhì)組成的最小單位勾徽，我們稱為基元，使基元擠在一起的力统扳，我們假設(shè)為是強(qiáng)核力喘帚。
現(xiàn)在我們可以討論物質(zhì)的質(zhì)量的問(wèn)題了。什么是物質(zhì)的質(zhì)量呢咒钟？前面我們已經(jīng)談過(guò)吹由，物質(zhì)的質(zhì)量是指物質(zhì)含有“物質(zhì)”的多小。引號(hào)里面的物質(zhì)是指的什么呢朱嘴？現(xiàn)在我們可以說(shuō)引號(hào)里面的物質(zhì)就是物質(zhì)的“基元”∏泠辏現(xiàn)在我們可以重新給物質(zhì)的質(zhì)量下定義，即所謂物質(zhì)的質(zhì)量是物質(zhì)含有基元的多少萍嬉。
我們?cè)谟懻撐镔|(zhì)的各個(gè)層次的結(jié)構(gòu)時(shí)乌昔，都沒(méi)有遺漏連接它們的力。例如帚湘，連接分子玫荣，原子的力是分子鍵和原子鍵;連接質(zhì)子，中子之間的力是強(qiáng)核力大诸，原子核和電子之間的離心力是電磁力等等不一而足捅厂。力的本質(zhì)是什么？它們是怎么形成的资柔？
量子力學(xué)認(rèn)為焙贷，所有的力都是由粒子來(lái)傳遞的，也就是說(shuō)贿堰，宇宙間的力也是物質(zhì)辙芍，只是由高速的粒子組成「耄霍金認(rèn)為故硅，宇宙間所有的粒子都有自旋的性質(zhì)。所謂粒子的自旋纵搁，是指從不同的方向看粒子是什么樣子吃衅。例如，一個(gè)自旋為0的粒子像一個(gè)點(diǎn)腾誉，從任何方向看都一樣;自旋為1的粒子像一個(gè)箭頭徘层，從不同的方向看是不同的峻呕，只有把它轉(zhuǎn)過(guò)一整圈，即360度時(shí)趣效，該粒子才顯得一樣;自旋為2的粒子像個(gè)雙向的箭頭瘦癌，只要把它轉(zhuǎn)過(guò)半圈，即180度時(shí)跷敬，它看起來(lái)才一樣;自旋為1/2的粒子讯私，把它轉(zhuǎn)兩整圈，即720度時(shí)干花，它看起來(lái)才一樣妄帘。
量子力學(xué)認(rèn)為，宇宙間所有已知的粒子分為兩組:
一池凄，自旋為1/2的粒子抡驼，組成宇宙中的物質(zhì)。
二肿仑，自旋為0致盟，1和2的粒子，它們是傳遞各種力的力子尤慰。
宇宙間各種相互作用的力是怎樣通過(guò)自旋為1/2的粒子傳遞的呢馏锡？霍金認(rèn)為，“在量子力學(xué)中伟端，所有物質(zhì)粒子之間的力或相互作用都認(rèn)為是由自旋為整數(shù)0杯道、1或2的粒子攜帶。所發(fā)生的是责蝠，物質(zhì)粒子——譬如電子或夸克——發(fā)出攜帶力的粒子党巾。這個(gè)發(fā)射引起的反彈，改變了物質(zhì)粒子的速度霜医。攜帶力的粒子然后和另一個(gè)物質(zhì)粒子碰撞并且被吸收齿拂。這碰撞改變了第二個(gè)粒子的速度，正如同這兩個(gè)物質(zhì)粒子之間存在過(guò)一個(gè)力”肴敛。
我們很難理解霍金的這段話署海，物質(zhì)粒子發(fā)射攜帶力的粒子，被另一個(gè)物質(zhì)粒子碰撞吸收医男，怎么就使兩者之間產(chǎn)生力的作用呢砸狞？充其量只能產(chǎn)生斥力，而不能產(chǎn)生引力镀梭。我們很難建立一個(gè)引力的模型趾代。
如果，我們能夠建立一個(gè)引力模型丰辣，可以解釋引力的相互作用撒强，是不是可以解釋引力的相互作用呢？我們就以萬(wàn)有引力的相互作用為例來(lái)解釋這種引力的相互作用笙什。
我們假設(shè)物質(zhì)的粒子具有最小的基本粒子飘哨，我們稱為基元;攜帶萬(wàn)有引力的粒子我們稱為引力子。只是琐凭，引力子不是物質(zhì)的粒子——基元發(fā)射出來(lái)的芽隆，而是存在于宇宙的空間中。因?yàn)橐ψ硬ㄩL(zhǎng)很短统屈，屬于長(zhǎng)程力胚吁，且質(zhì)量為0，它的速度是光速愁憔，即每秒30萬(wàn)公里腕扶，方向是任意方向。如果一個(gè)引力子撞到物質(zhì)的一個(gè)基元上吨掌，根據(jù)牛頓第一定律半抱，就會(huì)對(duì)它產(chǎn)生力的作用。當(dāng)一個(gè)單獨(dú)的物質(zhì)存在宇宙的空間時(shí)膜宋，四面八方的引力子撞上物質(zhì)的基元窿侈，我們可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的規(guī)律，物質(zhì)的基元受到引力子在各個(gè)方向撞擊的概率相同秋茫，所以它受到引力子的撞擊的合力為0史简。所以，我們可以這樣認(rèn)為肛著，單獨(dú)的物質(zhì)在宇宙的空間圆兵，不會(huì)產(chǎn)生萬(wàn)有引力的作用;當(dāng)兩個(gè)物質(zhì)存在宇宙的空間中，并且相距一定的距離策泣，我們可以分別分析兩者的受力的情況衙傀。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，除了在兩者連線的方向上萨咕，其他的方向二者受引力的撞擊合力都為零统抬。那么在二者連線的方向上的各自的受引力子作用的合力為什么不為0呢？這里危队，我們介紹一個(gè)物理量--引力子矢量密度聪建。所謂引力子矢量密度就是單位體積的空間里某個(gè)方向上引力子的個(gè)數(shù)。是有方向上的哦茫陆！
在二者之間的區(qū)域金麸，連線的方向，二者內(nèi)切線所包圍的空間簿盅，引力子在連線的方向挥下，引力子的密度是小于其他區(qū)域的揍魂，這就產(chǎn)生什么情況呢？這就產(chǎn)生兩者和外切線所包圍的區(qū)域的引力子矢量密度小于外部的密度棚瘟，就產(chǎn)生引力子負(fù)壓现斋，外部的引力子就會(huì)壓迫兩者在二者連線的方向往里擠壓的趨勢(shì)，這種向里的趨勢(shì)就像兩者有引力一樣偎蘸，這就是萬(wàn)有引力產(chǎn)生的本質(zhì)庄蹋。所以，萬(wàn)有引力我們不能稱為萬(wàn)有引力迷雪，而是稱為萬(wàn)有壓力比較妥當(dāng)限书。
我們可以知道，這種假設(shè)不會(huì)違反牛頓的萬(wàn)有引力定律章咧，也不會(huì)和相對(duì)論相違背倦西。引力的大小只和兩者外切線內(nèi)外引力子密度差值的大小成增函數(shù)關(guān)系，而與兩者的距離成減函關(guān)系慧邮。其具體數(shù)值的大小就按牛頓的萬(wàn)有引力定律來(lái)解釋调限，萬(wàn)有引力定律:自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量乘積成正比误澳，跟它們的距離的二次方成反比耻矮，具體的公式為:
F=G·m1·m2/R^2
其中F為萬(wàn)有引力，m1,m2為兩者的質(zhì)量忆谓，R是兩者之間的距離裆装，G為常數(shù)，其值約為6.67×10^-11 N·㎡ /kg^2倡缠。
由前面的假設(shè)哨免，我們知道，物質(zhì)的質(zhì)量是所含物質(zhì)的多少昙沦，而物質(zhì)的基本單位我們假設(shè)是基元琢唾，所以，所謂物質(zhì)的質(zhì)量我們可以和物質(zhì)所含的基元數(shù)量等價(jià)盾饮。
我們閱讀愛(ài)因斯坦的《相對(duì)論》時(shí)采桃，他提出的時(shí)空觀點(diǎn)是，宇宙的空間丘损，充滿了物質(zhì)普办，大質(zhì)量的物質(zhì)的周圍的時(shí)空是彎曲的，所以經(jīng)過(guò)其附近的物體會(huì)彎曲徘钥，就像是被吸引一樣衔蹲。例如，地球圍繞太陽(yáng)呈础，月球圍繞地球公轉(zhuǎn)就是如此舆驶。比如橱健，太陽(yáng)的周圍的時(shí)空是扭曲的，所以太陽(yáng)的行星都沿著扭曲時(shí)空的軌道運(yùn)動(dòng)贞远，圍著太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)畴博。這里有一個(gè)問(wèn)題哦，就是為什么不同的行星沿不同的軌道蓝仲，這不就是說(shuō)一個(gè)太陽(yáng)所扭曲的時(shí)空有不同的軌道，也就是有不同的測(cè)地線官疲。那么袱结，我們是不是可以這樣認(rèn)為，這個(gè)扭曲的時(shí)空不是太陽(yáng)一個(gè)物體扭曲的途凫，而是由太陽(yáng)和行星兩者才能造成時(shí)空的扭曲垢夹。時(shí)空扭曲的本質(zhì)是什么呢？扭曲時(shí)空的組成又是什么呢维费？這都是我們需要討論的問(wèn)題果元。由此我們可以這樣說(shuō)，所謂的時(shí)空扭曲不是單獨(dú)一個(gè)物體造成的犀盟，而是兩個(gè)物體或多個(gè)物體造成的而晒。造成時(shí)空扭曲的物質(zhì)就是兩者之間的引力子的矢量密度的變化。
引力子阅畴，雖然充滿了整個(gè)宇宙空間倡怎，但它的引力子的密度是不均勻的，物質(zhì)的質(zhì)量越大的周圍的空間的引力子密度越小贱枣，它附近的引力場(chǎng)就越大监署。因?yàn)槲镔|(zhì)的內(nèi)部空間很大，基元之間的距離相對(duì)于微觀的空間來(lái)說(shuō)纽哥，是很大的钠乏，就像宏觀里的恒星之間的距離。假如物質(zhì)的基元的密度很大春塌，那它附近的引力場(chǎng)就會(huì)更大晓避。就像星系里的黑洞一樣，物質(zhì)非常致密摔笤，也可以說(shuō)物質(zhì)基元的密度很大够滑，所以它的引力場(chǎng)非常強(qiáng)大，大到可以使光線無(wú)法射出吕世。
物質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次每小一級(jí)彰触，其物質(zhì)的密度就會(huì)大一個(gè)級(jí)別，基元的密度就會(huì)大一個(gè)層級(jí)命辖，所以其周圍的引力場(chǎng)就會(huì)大一個(gè)層級(jí)况毅。也就是說(shuō)分蓖，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)越小，其物質(zhì)的單位的萬(wàn)有引力場(chǎng)就會(huì)強(qiáng)度放大幾個(gè)層級(jí)尔许，所以說(shuō)么鹤，原子核接合的強(qiáng)核力其實(shí)是萬(wàn)有引力的一個(gè)變種，其原理是一樣的味廊。我們可以重新審視一下蒸甜，宇宙間的四種作用力——萬(wàn)有引力，強(qiáng)作用力余佛，弱作用力柠新，電磁力，斥力辉巡，其實(shí)恨憎，都是萬(wàn)有引力在不同的空間的變種。
引力子的矢量密度郊楣，隨著兩者的質(zhì)量的變化而變化憔恳，他就像是無(wú)形的力量改變著宇宙空間的結(jié)構(gòu)。所以净蚤，我認(rèn)為钥组，愛(ài)因斯坦所說(shuō)的有質(zhì)量的物質(zhì)可以改變其四周的時(shí)空結(jié)構(gòu)，應(yīng)該是有質(zhì)量的兩個(gè)物質(zhì)或多個(gè)物質(zhì)改變了兩者之間的引力子的矢量密度塞栅，從而改變宇宙空間的時(shí)空結(jié)構(gòu)者铜。
引力子充滿宇宙空間，并且以光速沿任意方向運(yùn)動(dòng)放椰，這團(tuán)由引力子組成的巨大能量團(tuán)作烟，如果沒(méi)有邊界的阻擋，是不穩(wěn)定的砾医，他會(huì)以光速向四周膨脹拿撩。所以，我們可以假設(shè)二種宇宙的模型:
一如蚜，宇宙的大爆炸模型压恒，這一點(diǎn)和宇宙爆炸模型相一致。
二错邦，宇宙的穩(wěn)定的模型探赫。
如果這團(tuán)能量團(tuán)以光速向四周膨脹，在各個(gè)方向上引力子的矢量密度就會(huì)減少撬呢，除非宇宙空間自動(dòng)生成引力子伦吠，這一點(diǎn)和能量守恒定律相矛盾。引力子的矢量密度減少，萬(wàn)有引力的常數(shù)G就會(huì)減少毛仪，但現(xiàn)在沒(méi)有證據(jù)證明搁嗓，萬(wàn)有引力的常數(shù)是減少的。
如果箱靴，萬(wàn)有引力的常數(shù)是恒定不變的腺逛，那么引力子所組成的能量團(tuán)就是封閉的。
問(wèn)題就來(lái)了衡怀，是什么力量使四散的引力子封閉呢棍矛？難道是萬(wàn)能的上帝用無(wú)形的手使之封閉。
我們可以這樣理解宇宙的初始狀態(tài)狈癞，宇宙初始形成之時(shí)茄靠，宇宙的物質(zhì)或能量有兩種狀態(tài)的形式。一種是以光速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)蝶桶，例如，物質(zhì)的引力子掉冶，另一種是相對(duì)靜止的狀態(tài)真竖，例如是物質(zhì)基本粒子——基元。當(dāng)然厌小，也可以說(shuō)恢共，物質(zhì)的基元也是由引力子構(gòu)成的，只是璧亚，引力子沒(méi)有靜止質(zhì)量讨韭，速度是光速，方向是任意方向癣蟋，基元有靜止質(zhì)量透硝，與引力子相比是靜止的。
其中在靜止的能量團(tuán)中疯搅，混進(jìn)了以光速運(yùn)動(dòng)的能量濒生，在這團(tuán)運(yùn)動(dòng)著的能量團(tuán)膨脹的過(guò)程中，就會(huì)被靜止的能量團(tuán)包圍幔欧，就形成我們現(xiàn)在看到的封閉的宇宙罪治，靜止的能量團(tuán)，包圍了四處分散的引力子礁蔗，就像四面包圍的墻觉义，我們也可以稱為宇宙墻。
