上帝粒子发现之路:物理学家的梦魇

科普中国   2016-11-10 09:52

  中国自古有盘古开天辟地的传说,说“天地浑沌如鸡子,盘古生其中”。后“天地开辟,阳清为天,阴浊为地”。再后来盘古头顶着天,脚踏着地,致使“天日高一丈,地日厚一丈,盘古日长一丈”。过了一万八千载,天空变得高而渺远,大地也变得厚而广阔。

  神话传说往往是取材于生活,再由文学艺术的加工而成。可见在那个刀耕火种的年代,人们就已经深深地感受到空气的轻盈与大地的厚重。

  或许驰骋疆场的战士对这种轻盈有着特别的感受,当他们骑着战马,踏着清风时,感觉万事万物连同自己的身体也变得轻飘飘的。西汉有一件艺术品马踏飞燕,就曾惟妙惟肖地再现了这种奇特的感受。或许登山的农夫对那种厚重有种独到的理解,尤其是在一夫当关万夫莫开的蜀道上,更感觉肩上之物有着生命不堪承受之重。

  也正是有了这么多切身的体会,先哲们才有了一个个普通的问题。为什么万物轻重不一?为什么头顶的空气显得轻盈,而脚下的大地让人觉得厚重?

  但先哲们没有想到,他们看似平常的问题实际上是异常深邃的。两千多年前,无数哲学家终其一生也无法回答这些问题。

  先哲们更没有想到,正是他们这一个个既普通又深邃的问题导致了后来科学的发展和人们认识的巨大飞跃。时光流逝,物换星移,在两千多年后的今天,仍然有一群疯狂的学者试图用自己的青春与热情来回答这些问题。

  探索之路

  到了十七世纪,牛顿的发现使人们认识到:我们之所以觉得手上的东西沉甸甸的,是因为物体受到了地球的的引力。当人们要克服地心引力将重物举起时,就能够感知到它的重量。

  先哲们往往没有想到,所谓“天空高而渺远,大地厚重而广阔”,不是因为头顶的空气与脚下的土地本身有着何种水火不容的性质,而是因为万有引力赋予了它们不同的角色。

  牛顿还指出,物体间的引力正比于物体的质量,世界万物在轻重上有巨大的差异,不过是因为它们有着不同的质量(或密度)罢了。

艾萨克·牛顿

  正所谓一波未平,一波又起,牛顿解释清楚了世间万物为什么有轻重的差别,却没能解释清楚世间万物为什么会有质量的差别。在这一点上,牛顿比起他的支持者来说更加困惑。或许作为一个虔诚的信徒,牛顿更愿意相信是上帝创造这个世界时赋予了万物不同的质量。

  但牛顿的后辈有很多是无神论者,他们不愿接受物体的质量是上帝赋予它们的属性。尽管对牛顿充满敬意,但他们始终固执地认为,存在一种简单而优美的解释,它会告诉我们为什么世间万物的质量会有不同。

  幸运的是,亵渎神灵并没有给这些后辈们带来灾难,反而引导他们作出了更加瞠目结舌的发现。又经过了约250年的岁月,在二十世纪伊始,人们深刻地意识到,我们身边的空气、土地、房屋甚至是生物体都不是不可分割的,也不是无限可分的,而是由有限多个十分微小的基本单元构成的。

  尽管当时的人们并不清楚这个基本的单元究竟是什么,但这一发现还是让很多年轻人喜出望外,这给予了年轻科学家一个解释物体质量的全新的方式。他们相信,只要知道了物体所含的基本单元的数目和基本单元的质量,我们就能知道物体的质量。

新闻推荐

加载更多...
频道推荐
  • 反对“中正路”改名!民进党强推“去蒋化”
  • 中国国民党嘉义县党部遭搜查 9人被带走2人
  • 罢免吴思瑶二阶冲刺!蓝营议员林杏儿再送23
  • 24小时新闻排行榜