物质的组成
庄子和惠子有个争论。惠子说“至大无外,谓之大一;至小无内,谓之小一”,大一指的是宇宙,小一可以理解为基本粒子,他的意思是宇宙中的万物是有最基本的而且不可分的粒子组成。庄子说“一尺之捶,日取其半,万世不竭”,物质是一层套一层的,就算基本粒子也可以无限分下去。他们俩,谁正确?我们用现代物理和化学知识来分析一下。
1、物质是由分子组成的。我们对分子都很熟悉,现在初中课本里都有关于分子的知识,分子是物质中能够独立存在的相对稳定并保持该物质物理化学特性的最小单元。分子非常非常小,我们肉眼无法看见,1克水里含有水分子的个数约3.344*10的22次方个,这已是一个大的出奇的天文数字,我们要保持健康,一天至少得喝2000毫升的水,那得吞进去多少水分子啊。
2、分子是由原子组成的。古希腊德谟克利特认为,万物的本原或根本元素是“原子”和“虚空”(“原子”在希腊文中是“不可分”的意思),原子的根本特性是“充满和坚实”,即原子内部没有空隙,是坚固的、不可入的,因而是不可分的,原子也是永恒的、不生不灭的。这老兄和惠子是一个想法,当然,当时是无法证实的。原子比分子小好几个数量级,原子的半经大小:10^(-10) 米。
3、原子是由原子核和电子组成的。现代科学已经证实了,原子由原子核和电子组成,而原子核由质子和中子组成。1909年卢瑟福用粒子束轰击一块金箔靶证实了原子还可以再分,从而他建立了原子模型。认为原子不可分的德谟克利特错了,但惠子还不算错,因为惠子说的是“小一”,是个只可意会的东西,我们可以理解为比原子更小的基本粒子。原子核的大小:10^(-14)米,质子的半径大小:10^(-15)米。我们把质子再分开看看。
4、质子、中子是由夸克组成的。1964年,美国物理学家盖尔曼和茨威格各自独立提出了中子、质子是由更基本的单元——夸克组成的。夸克的半径大小:小于10^(-18)米。质子中子这么小的粒子还可以分,似乎科学家只要有办法,基本粒子还可以无限分下去,到这里,庄子好像正确的。好,我们继续,夸克的结构是什么?它们是由什么组成的?
5、夸克是由什么组成的?科学家采用卢瑟福的办法,用更高速的粒子轰击夸克,竟然发现夸克内空无一物!夸克无法再分了。那夸克内部是什么?答案是:能量。夸克是纯能量,和光子一样。好了,原来我们一直认为世界是物质组成的,现在我们知道世界其实是能量组成的。
我们一层一层分下来,最终发现物质的最终组成,原来是能量。我们是不是马上想到个公式:E=mc²,对,这是爱因斯坦质能方程,质量和能量可以相互转化。另外,我们也就能理解宇宙大爆炸的起点——奇点,是一个没有体积的点。没有体积,是因为这个奇点是纯能量的,并没有物质,大爆炸之后,能量转变为物质,形成了各种基本粒子,后来形成了星系、星云、恒星、行星,还有你我。
我们回到前面,庄子和惠子的争论,现代物理和化学证实惠子是正确的。
由此想到:
1、追根溯源精神。物质一层一层分下去,总有到了无法再分的夸克;事物发展一层一层追溯分析下去,总能发现最关键点、起始点。人的行为亦如此,他们做事都有动机,有意识的或是潜意识的,追溯下去,这些动机往往是人性决定的。
2、减肥何其不易。想想E=mc²这个公式,现在知道为何一斤肉这么难减,原来对应需要我们消耗天文数字般的能量啊。