什么是物质?物质是如何产生的?

物质是什么?物质是如何产生的?为什么会这样产生?看似很简单的问题往往最难回答,让我们一步一步来阐明这个问题。

什么是物质?物质是如何产生的?

你是由什么做的?你是由物质构成的,物质是由分子构成的,分子是由原子构成的,原子是由基本粒子构成的。但是如果说基本粒子是最小的存在,那么基本粒子又是有什么构成的呢?

要回答一个简单的问题,就得从最简单的开始说起。我们先来把宇宙清空,去除所有的物质、反物质、辐射、粒子等等等等,现在我们仔细来看看这个绝对的“空无”,“空无”是什么?是我们所谓的真空吗?这里没有原子,没有物质,什么都没有,真的什么都没有吗?

什么是物质?物质是如何产生的?

“无”是万物的根源,从某种意义上来说, “空无”是一片浩瀚宁静的海洋,当什么都没有发生时,海水静止无波,但是任何细微的动静都会引发壮观的海浪。我们的宇宙与此十分相似,这样的海水遍布我们的周围,科学家称之为“场”。这听起来很令人陌生,我们以辐射为例,当激发所谓的电磁场时会产生一个小小的波动,这就是我们所说的光子。光子携带辐射,使我们看到光。不仅是光的产生,宇宙中所有的粒子都是这样产生的。

什么是物质?物质是如何产生的?

任何一个构成物质的粒子都有场,并且按照他们自己的规则运动。除了电磁场外,宇宙中还充满着电子场,在这当中产生的小波纹就是电子。宇宙中的各种“场”能够产生17钟不同的粒子,主要分为轻子、夸克和玻色子。轻子包含电子及其近亲:μ介子和τ粒子各有一个相关的中微子。接着,我们来说夸克,夸克是粒子中的原子核家族,他们总是成双成“队”的结合在一起,形成质子和中子,从而构成原子核。总体来说,轻子和夸克是构成物质的粒子,他们构成了所有能被我们感知的东西,无论是呼吸的空气,还是温暖你的太阳,或者是面前这个你中在玩的手机或电脑。但是物质不仅仅是存在,它们也做事。从某种哲学意义来讲,物质自身的属性与它的存在本身一样,而这里就要提到场中的另一个角色玻色子。

在物质场中产生夸克和轻子的同时,力场能够产生玻色子,我们称之为宇宙规则之力。目前人类发现了四种基本作用力:电磁力、重力、强、弱原子核力。粒子就是构成游戏世界的小零件,各种力则是运行的规则,它们决定了粒子们能够做什么以及怎么做。就像象棋游戏中,马走日象飞田。而无质量的粒子只能以光速前进。而重力能够吸引万物,这些力是粒子们相互作用的规则,最终指引着它们构成我们所能感知的大千世界。

什么是物质?物质是如何产生的?

重力,它引导物质之间的相互作用,是行星和恒星出现在宇宙的原因。电磁力也不仅指的是“磁体之间相斥相吸”,它管控左右的原子键,从而形成各种各样的分子。总之,力和粒子就像是“上帝”手中的玩具,而玻色子就像是信使,在二者之间往来,或者说联结二者。力和粒子用玻色子来告知对方如何行动,每一个粒子都用几套不同的作用力来与其他粒子相互作用。比如夸克之间是以“电磁力”和“强原子核力”相互结合,但是电子并不使用“强原子核力”,只使用“电磁力”。夸克之间交换胶子来相互吸引,同时,由他们构建的质子则与其携带的电子之间交换电磁力,因此,夸克被锁在原子核中,而电子则被电磁力吸引在核外,从而构成原子。

宇宙有许多复杂现象的存在,比如生命、超新星,它们表面看起来很复杂,但是无限放大任何事物,你只会看到17钟粒子在它们各自所属的区域内进行着一场由四种基本作用力引导的游戏。如此来讲,以我们所能认知的最基本的形式,物质就是这个。这就是物理学家所谓的“粒子物理学标准模型”理论。