理论教育 宇宙起源:物质世界的构成和解释

宇宙起源:物质世界的构成和解释

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据经典物理学的概念,这些亚原子粒子自然就被认为是更小的物质单位;可以看作一个个“质点”,有如一颗一颗的微型弹珠。但其基本图像都是一样,就是一些较轻的质点绕着一个较重的质点运动。这样一来,物理学家就可以把宇宙所有的组成部分,不论是组成物质的最小单位,还是组成辐射能量的最小单位,都视为质点一样的粒子。从20世纪二三十年代开始,物理学家就完全偏向于使用粒子的观点来看待物理世界和解释自然的物理现象。

宇宙起源:物质世界的构成和解释

科学家在量子世界里面遇到的困惑,主要在于他们不能把直观世界里面的经验直接应用到微观世界里。在直观世界里,所有运动都可以用经典物理学来解释。而且,毫无疑问的是,每一个物体都是由一些具体的物质构成。这些物质最小的单位当然是原子。而这些原子,又由比原子更小的亚原子粒子构成。根据经典物理学的概念,这些亚原子粒子自然就被认为是更小的物质单位;可以看作一个个“质点”,有如一颗一颗的微型弹珠。事实上,不但原子里一些较重的粒子(质子和中子)被想象为像个极小的弹珠一样,电子也被认为像是一颗微型弹珠一样的粒子。

因此,以粒子的眼光看待物理世界是一件很自然的事。我们在前面已经提到,在最初的量子力学理论里,原子就像是一个微型的行星系统。它的太阳就是原子核,电子就像是行星。在行星系统里,恒星与行星之间的吸引力是万有引力;在原子里,原子核和电子之间的吸引力是正电与负电的库仑力。但其基本图像都是一样,就是一些较轻的质点绕着一个较重的质点运动。

所以,把组成物质的粒子视为一颗微型弹珠一样的粒子是非常自然的。那么,物理学家对于光子又如何看待?虽然在经典物理学里,光是以波的形式传播。可是到了20世纪初,科学家发现辐射能量是由光子的形式来携带的。这种认识主要是来自普朗克黑体辐射实验、爱因斯坦光电效应以及后来的康普顿散射实验。人们认为一束光其实就是很多不同能量的光子组成的,只需把光子看作弹珠一样的粒子就可以使用经典力学的办法来计算其运动,其得到的结果似乎非常符合实验的结果。(www.daowen.com)

这样一来,物理学家就可以把宇宙所有的组成部分,不论是组成物质的最小单位,还是组成辐射能量的最小单位,都视为质点一样的粒子。从20世纪二三十年代开始,物理学家就完全偏向于使用粒子的观点来看待物理世界和解释自然的物理现象。

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