网络知识 科技 为何物质存在尽头,不能无限细分?比夸克小10亿亿倍,不能再小了

为何物质存在尽头,不能无限细分?比夸克小10亿亿倍,不能再小了

庄子曾经说过:一尺之捶,日取其半,万世不竭

意思就是说一尺长的棍棒,每天截取一半,这样一来永远都截不完。这是最朴素的物质可无限细分的观念。

这种观念甚至是先天,只要是人类,甚至没有受过教育,都会有这样观念。

但是随着物理学的发展,这样的观点早已经被否定。

为何物质存在尽头,不能无限细分?比夸克小10亿亿倍,不能再小了

物质是存在最小尺度的,分到一定程度就不能再分了。

到目前为止,物质有两个最小的尺度。第一个是现实的最小尺度,也就是量子力学目前研究到最小的物质级别,也就是夸克。

按照粒子物理学的推测:夸克的尺度不会超过10的负18次方米。那就是说夸克至少比100亿亿分之一米还要小。

但是这只是现实物质的最小尺度。

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而理论上物质最小的尺度是普朗克长度,也就是10的负35次方米。普朗克长度和夸克的尺度相差17个数量级。而人类现实世界和夸克之间的尺度也相差了大概17个数量级。

这到底是巧合还是自然界的有意为之?

可能大家对17个数量级的差别没有什么概念。

我们人类生活的现实世界刚好是1米的量级。生活中大部分的物品都是在米级别的。

而比1米高出17个数量级,也就是十光年的长度。

太阳系的直径刚好是2光年。也就是说比人类生活的尺度高出17个数量级就是5个太阳系的大小。

所以从人体到夸克就相当从5个太阳系的大小到人体的跨度。

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事实上,从夸克到普朗克长度之间也相差了五个太阳系到人体的跨度。

如此巨大的跨度,不得不让人疑问:夸克之下是不是也存在着一个宇宙。

这个宇宙的数量级跨度足够大,大到足以容纳太多尺度的物质。

如果要研究这个问题,就得切开夸克看一下。而切开夸克就需要动用高能粒子对撞机,将粒子加速到光速的99.99%然后再对撞夸克。

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但是很可惜,到目前为止,人类怎么对撞夸克都撞不开。

为什么夸克撞不开呢?

因为夸克不能单独存在,更何谈撞开单独的夸克。

夸克一般都是三个组成一个整体,形成质子或者中子。夸克之间的作用依靠的是强力,胶子是负责强力传递的粒子。胶子一直在夸克之间游荡,负责将夸克拉拢在一起。

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强力的性质和电磁力和引力完全相反。

我们知道,电磁力和引力的大小与距离的平方呈反比,距离越远,力的大小越小。

而夸克之间的强力却是反其道而行之。

夸克之间的距离稍微拉远一点,强力的大小就呈几何倍增加,这就是夸克禁闭。

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所以这时候要再想拉开夸克,就需要比几何倍更多的能量投入。

所以当我们撞击夸克时,试图将夸克分开时,夸克之间的强力增加的程度永远超过外界摄入的能量。

这就是一个悖论,就相当你吃饭,不吃饭还好,一旦吃饭,就越饿,变饿的速度永远比你吃饭的速度更快。所以你越吃会越饿,永远吃不饱。

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如今很多科学家已经对撞开夸克不抱希望了,因为夸克如今已经被标准模型列入到基本粒子中了。

基本粒子的概念就是不可以再细分的粒子了,是最小的物质了。物质不断细分,到这里也就结束了。

但是很多科学家并不相信这一点。毕竟夸克不可再分只是如今标准模型的妥协而已。

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而如今的标准模型并不完善,还有很多漏洞。

在理论上,科学家已经推断出:物质理论上的最小尺度就是普朗克长度。

这并不是说普朗克长度之下并不存在,而是普朗克长度之下发生的任何物理现象都不会影响到现实世界。

也就是说世界被分成普朗克之上的物理世界和普朗克长度之下的世界。两个世界的物理规律不发生任何作用。普朗克长度之下或许没有引力,弱力和电磁力。

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按照普朗克长度的描述,我们的现实世界最小尺度就是一个普朗克长度,所以我们有理由相信,或许存在着一个刚好是一个普朗克长度的物质,这一物质才是物质的最小尺度。由它才构成了世界万物的各种粒子,然后再构成原子,原子又构成了宏观世界。

那这个刚好是一个普朗克长度的物质到底是什么?

弦理论告诉我们,一个普朗克长度刚好就是一条弦,弦比夸克小了10亿亿倍。

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由弦的不同振动才演变出不同的基本粒子,这就是弦理论的基础概念。遗憾的是:目前弦理论没有任何实验证据!

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