物质是如何构成的？物质可以无限分割吗？不行

2022-03-14 09:47:02 来源：科普中国

将一块物质从中斩开分成两半，就变成了两块物质，取其中的一块再斩开，又能分成两块，如果一直这样做，是否能够无限分割下去呢？

这是一个有趣的问题，很多人从小学时代开始就思考过类似的问题，同时这也是一个古老的问题，有关类似问题的记载可以一直追溯到2800多年以前的古希腊时期。当然，那个时候科学还没有诞生，所以人们只能从哲学层面来思考这一问题，人们想通过解答这一问题来探索万物的本源，我们所熟悉的古希腊学者，如毕达哥拉斯和泰勒斯都曾经对这一问题发表过自己的看法，其中德谟克利特的观点和现代科学最为接近，他认为物质是不能无限分割下去的，世间存在着“最小的物质”。

德谟克利特虽然提出了关于“最小物质”的概念，但他所说的只是哲学层面的，在现代科学尚未诞生的岁月里，他没有办法解答“最小物质”到底是什么，而今我们已经有了答案。

世界是由各种各样的物质所构成的，我们身边的桌椅板凳、电器设备，窗户外面的山石树木、小桥流水，乃至浩渺宇宙中的各式天体，这些都是物质。这些宏观层面的物质是可以进行分割的，而且能分割很多很多次，直至将其分割为单个分子。大多数物质都是由分子所构成的，也有不少物质是直接由原子所构成的，以水为例，它就是由水分子所构成的。

水分子是极其微小的，一般而言一滴约0.05毫升的水中就包含了约10万亿亿个的水分子。

水分子很小，但它却并不是物质的最基本形态，我们还可以将水分子继续进行拆分，此时我们会发现水分子是由两个氢原子和一个氧原子所组成的。氧气是我们比较熟悉的一种气体，因为我们每时每刻都必须要呼吸，而呼吸就离不开氧气，而氧气分子就是由两个氧原子所构成的。那么氧原子是不是物质的最小单位呢？仍然不是。我们可以对氧原子进行进一步地拆分，此时我们就会发现，氧原子包含了两个基本的组成部分，即原子核与8个核外电子。还能不能继续拆分？能。

打开原子核，我们会发现原子核中包含有质子和中子，以氧原子核为例，其中就包含有8个质子和8个中子。

这一次总该到头了吧？的确，一开始科学家们的确认为质子和中子是不可再分的，但后来科学家们又想，如果用高速粒子轰击质子和中子，又会发生什么呢？当科学家们真的这样做了之后，他们发现被轰击的质子和中子会出现三个不同角度的偏转，这意味着质子和中子的内部还存在着其它的东西，所以质子和中子依旧是可以继续进行拆分的。那么比质子和中子更小的物质是什么呢？就是夸克。这一回终于不能再分了，也就是说夸克就是物质的最小单位，所以其又被称之为“基本粒子”。

当然，世界上的基本粒子并不止一种，原子核外的电子也是一种不可再分的基本粒子，而除此之外还有很多，于是一套能够描述组成物质的所有基本粒子的理论出现了，它就被称为“标准模型”。

根据标准模型，已知的基本粒子多达61种，而这些基本粒子又可以被分成两个类型，即费米子和玻色子。可以说世界上所有的物质都是由这些基本粒子所构成的，那么费米子和玻色子各自在物质的构成上扮演着怎样的角色呢？费米子就是构成物质的最小单位，它包含了我们刚才所说的电子和夸克等。有趣的是，物质是拥有质量的，无论是宏观世界的物质，还是分子和原子都拥有质量，但基本粒子却都是没有质量的。

没有质量的基本粒子是如何构成有质量的物质的呢？这就要用到玻色子了。

玻色子包括光子、胶子、W玻色子、Z玻色子以及希格斯玻色子，玻色子也是基本粒子，自然也就没有质量，但玻色子在物质的构成中充当着“粘合剂”的作用，它的主要作用就是“传递相互作用”，而粒子间的相互作用就使物质拥有了质量，比如当数个夸克在胶子的粘合作用下构成了一个质子后，它便拥有了质量，当今世界已知的所有物质都是这样构成的。可见，物质是不能够无限分割下去的，物质的最小单位，也就是基本粒子是不可分割的。

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关键词：基本粒子科学家们相互作用