我们究竟由何组成?你,我,还有身边万物?虽然问题很简短,但是信息量已经足够大,我们回答这个问题的尺度必须足够小,小到包含万物在内。这个简单的问题已经困扰了人类几千年。在古代,这个问题很简单,万物由几种不同的物质单独组成或者是混合组成,不同的文明有不同的答案,你我最熟悉的答案是金、木、水、火、土。
跨越千年的时间纬度之后,沧海桑田,无数日月轮回之后,在上世纪初,人们有了不同的答案,认为万物由原子组成(ps:爱因斯坦用数学公式证明过),此时的量级已经为10的负10次方量级。但随着科学的发展,科学家们用一种(很黄很暴力)的研究方法——打碎它,也就是氦离子轰击金箔。发现在原子中心有某种又小又硬的东西——原子核,高密度的原子核中间是巨大的空间。实际上原子核的直经只有原子直径的十万分之一,就像在足球的的中央放了一个大头针的头。
在这之后,科学家继续向原子内部进军,他们发现原子包括三部分,质子和中子组成了原子核,电子环绕着原子核,在他们之间,构成了原子。原子组成分子,众多的分子组成了复杂的结构,比如遗传物质DNA。人体最多可包含七千万亿万亿个原子。
一段时间内,原子理论似乎解决了一切问题。但是科学家开始打破原子,他们发现了大量神秘的新的粒子,把原有的理论搅了个天翻地覆,最吓人的被称为反物质,物质的邪恶孪生兄弟,宇宙中最具毁灭性的东西,当物质与反物质相遇,它们极其剧烈的相互消灭,物理学家称为涅灭,伴随着极其巨大的爆炸。不到半克的反物质,可以产生13万吨当量的爆炸,相当于广岛原子弹的威力。
有人担心,如果反物质使用不当的话会被用来造反物质炸弹,终极超级武器。但是我们不可能用反物质来摧毁我们的地球,单从经济学来看这是极其不着调的事,即使你想制造几克的反物质,也要至少开动机器全力运转几千年,才可能创造几克反物质,这是最基本的物理定律,就算是在未来 ,也比现在好不到哪里去。反物质不是我们的组成成分,但是它确实存在,显示出我们对宇宙力量的作用方式是多么的无知,显露出我们对自己身体内部也了解不够多。
随着研究的深入,逐步发现了质子和中子由夸克组成,而夸克是什么?这正是目前理论物理学界在研究的问题,可以认为夸克是一个塞满了能量的盒子,所有物质上实际上是由能量产生的,是凝结成粒子形态的能量,所以看起来我们是由能量构成。能量即质量!掰断一根火柴需要足够大的力气,把质子或中子掰开成夸克也要能量,爱因斯坦的质能方程E=mc2(E是能量,m是质量,c为光速,这条著名的公式揭示了质量和能力的转换关系)告诉我们,我们生活在质量即能量的宇宙中。至少就目前来看是这样的。
那么另一个问题来了,万物是如何保持它们现在的形态的?有四种基本的作用力,引力,所有人都知道,电磁力,几乎所有人都知道,弱相互作用力、强相互作用力,你不知道的东西。弱相互作用决定了放射性衰变,强相互作用将质子结合在一起,把三个夸克组成一个质子。因为我们不能看到哪些组成我们的基本粒子,我们也无法看到环绕身边的基本作用,但是我们知道它们就在哪里,找出这些作用的工作原理以及它们的本原,正是现代物理学的主要探测目标。解决了这些谜团,可以解决宇宙最深处的秘密。不仅仅是我们由何组成,还有体内的众多粒子组合起来的原因。
这就是生命——来自10的负10次方到负18次方量级的回答。(本文参考美国历史频道“宇宙”纪录片)