原子构成万物是字宙结构的美——原子随笔之二

人类很早就在寻找宇宙万物的组成，古希腊最早的唯物论派从物质世界的内部寻找宇宙万物的本源，认为宇宙万物都由“种子”组成，德谟克利特在这种“种子”思想基础上，提出了宇宙万物是由原子组成的猜想．稍晚的古希腊伟大哲学家亚里士多德提出了万物皆由土、水、气和火四种元素构成，中国古人也在寻找这个问题的答案：春秋时出现的五行说，提出宇宙万物都由金、木、水、火、土5种元素组成；西汉哲学家杨雄把“玄”看作是生天生地的宇宙本体；东汉著名思想家王充认为“天地施气，自然化生万物”，认为宇宙万物本源是“气”。     

神秘的顶夸克

夸克理论创始人之一的美国物理学家默里·盖尔曼说过:“基本粒子是筑成一切物质的砖块,对它们的研究是全部自然科学的基础。” 宇宙万物以太空最遥选地方的星体到物质深处最细小的粒子,—其物质的基本组成是什么?人们的认识早已不是停留在由原子构成的阶段,20世纪初,科学家发现,原子是由质子、中子和电子组成的。直至本世纪60年代前,人们对物质结构的认识是,宇宙万物由电子、质子、中子、……这些基本粒子所组成,60年代初发现的基本粒子已经达到上百种,具有一定的周期规律性(与SU(3)群的数学对称理论相符合)。随着高能物理学研究的不断深入,物理学家以高能粒子束为武器,探测原子核,一系列的实验现象表明这些所谓基本粒子并不基本,像质子和中子是由更小的被称作“夸克”的粒子所组成。 夸克这个新概念最初是由美国加州理工学院的默里·盖尔曼和乔治·兹韦格于1964年提出的。这是一种惊人简化的理论:夸克假设,它指出,所有强相互作用粒子(如质子、中子)都是由点状的夸克所组成。例如质子由两个上夸克和一个下夸克构成,中子由一个上夸克和两个下夸克构成。由强子的夸克模型如今     

我想像的宇宙图景

集许多疑问,查多种资料,苦思而不得其解:宇宙到底是何种图景?今大胆提出一种看法,谬误之处,敬请指正。 “物质”是指不依人的主观意识而客观存在的一切,小到各种微观粒子,大到各种天体、星系所构成的大宇宙,渺渺茫茫,无穷无尽,尽管千变万化、形态各异,但它们都是“不依人的主观意识而客观存在的物质”。 既然宇宙万物皆是物质,那么物质是由什么构成的呢? 为了寻找组成物质的“基石”,人类自有史以来就展开了不同层次的探索,从思辨的假想,到科学的论证,从纯逻辑的推理,到实实在在的实验,从宏观到微观,探索的进程越来越快,探索的层次越来越深,从大     

物质微观结构的现代观念

 人类对物质微观结构的研究经历了许多世纪的艰苦努力,直到19世纪初才真正弄清了原子的内部构造。此后,经过一代又一代科学家的科学实验,对物质微观结构的认识从一个层次深入另一个层次,却始终没有找到物质微观结构的最小单元。(一)从原子到“基本粒子”中国古代的哲学家早就提出世间万物都是由“金、木、水、火、土”五种物质构成的学说。     

从原子到夸克

 人类的求知欲和好奇心总是驱使着自身去了解周围的世界。这自然要遇到这样一个基本问题:世间万物是怎样来的?假如不是无中生有,那么必定是从某些原初物质创造出来的,这些原初物质是什么?     

物质微观结构的层次

可以说有史以来人类就在不断地思索:我们周围那丰富多彩的大自然是怎样构成的?支配着它的基本规律是什么?在科学技术不发达的古代,人们很难找到这些问题的答案。于是,不得不求助于宗教。产生了如“盘古开天”、“上帝造人”之类的神话。但另一方面,也有一些古代科学家和哲学家,以物质为基础来寻求自然界的客观规律。例如,我国在商周之际就出现了具有朴素唯物自然观的阴阳说和五行说,认为水、火、木、金、土这五种东西是万物之本。在古希腊,也有一种学说称火、土、水、气是自然界的四种独立元素,由它们组成其它一切物质。这些思想的共同点,就是认为多种多样的物质是由少数东西构成的。约在公元前400年希腊哲学家德谟克利特更明确提出,物质是由极小的不可再分的粒子构成的。英语中的atom(原子)一词,就来源于希腊语,含义是“不可再分之物”。但在当时,这种假说只停留在哲学的思辩阶段,无法从实验上证实原子的存在,更无法了解其具体属性。 直到近代,自然科学发展起来后,于19世纪初,道尔顿和阿伏加德罗先后发展了原子和分子的概念。1896年,门捷列夫发现了元素的周期律,表明原子论确实反映了物质内部结构。这样,直至上世纪末本世纪初。人们认为已找到了组成自然界各种物质的最小     

质子和中子的构造

质子、中子和电子有时被认为是物质的基石——构成所有物质的基本粒子。中子和质子被非常强的引力结合在一起,形成很小而很坚实的原子核,电子围绕着这原子核运动。可是,当我们说一个粒子是基本粒子,这又是什么意思呢?电子、质子和中子是个点,还是具有有限大小?假如它们是具有有限结构的,那么它们又是由什么组成的呢?这是否意味着它们并非真正基本的,而是由更基本的,超出目     

微观世界的研究——谈高能物理的现状

 高能物理又名粒子物理,研究物质的最基本的组成部分,也就是微观世界的粒子的性质及其相互作用、运动规律.物质究竟是由什么基本的东西所组成的,这是人类自古以来就探索的一个问题.两千多年前我国春秋、战国时代流行“五行”学说,认为世界万物都是由金、木、水、火、土五样东西所组成的.同时代的希腊哲学家提出了“原子”假说,认为万物都是由非常微小的、不可再分割的微粒所组成的,把这种微位叫作“原子”,希腊文原意是不可分割的意思.     

浅谈哲学与自然科学的关系

 哲学是关于宇宙观和人生观的学问,是人们对自然知识和社会知识的概括和总结．因此,哲学与自然科学和社会科学有着密切的联系．这里,以粒子物理学为例,谈谈哲学与自然科学的关系．千百年来,哲学家和自然科学家一直在探索这样的问题：我们周围的物质,从天上的星星到海边的沙粒,究竟是由什么组成的？如果人们尝试把它们一次又一次不断地分割下去,将会出现什么情况？是无限可分,还是存在最小成分？若是后者,物质的最小成分究竟是什么？不同的哲学家对这个问题作出了不同的回答．希腊哲学家德谟克利特认为,物质是由许多微小的、不可分割的单个颗粒组成的,这种颗粒称为“原子”．     

世界上最大粒子加速器探秘

要认识肉眼看不到的粒子,我们首先想到的办法是什么?是显微镜,电子显微镜或是原子力显微镜。没错,要看清肉眼看不到的粒子,就得靠显微镜。但是,要认识它们的性质,就得修建庞大的仪器,粒子加速器就是这样一种大型仪器。世界上最大的粒子加速器名叫大型强子对撞机(LHC),重5万吨、长27千米、造价高达25亿美元,将于2008年春天投入使用。图1欧洲核子研究中心示意图为何要建粒子加速器在瑞士和法国交界处有一个举世瞩目的研究机构,它就是欧洲核子研究中心,其主要研究目标是搞清楚究竟是什么东西构成了世界上的物质。而大型强子对撞机就位于这个…