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追寻人类文明的足迹(6)
更新时间:2024-03-29 22:41:06

到达夸克和轻子

由于粒子加速器的发展,质子及中子的同类新粒子陆续被发现,这些粒子被命名为“强子”,数量超过100个,但若把这些强子依其性质加以分类,便可发现其中具有某种规律性。为此,盖耳曼和茨威格在1964年分别提出了强子是由更基本的粒子“夸克”所组成的理论。导入夸克之后,质子和中子的诸多性质及反应都能获得圆满解释,质子之中有夸克存在于1969年获得证实。

目前,我们已经确认了有上下夸克等6种夸克及电子等6种轻子存在,这些夸克和轻子被认为是物质的最基本构成单位。同时通过对基本粒子的研究,也了解到自然界中的“弱力”、“强力”、“电磁力”、“重力”是物质之间最基本的四种作用力。

对基本粒子和宇宙起源的共同研究发现,四种力在超高能量状态有可能结合成一种力。根据大爆炸理论,初生宇宙便是处于这种超高能量状态。大爆炸之后随着宇宙温度的下降,首先是重力、随后是强力、电磁力和弱力各自分离产生。

统一电磁力和弱力的“电弱理论”已经完成,科学家正在研究加上强力的“大统一理论”以及再加上重力的“超统一理论”。

1994年,惟一未被确认的“顶夸克”被美国费米国立加速器实验室找到了。近年来,加速器及实验设施的不断改良所引发的物理学新闻不绝于耳。例如1997年,根据日本“超级神冈”的观测结果显示,中微子可能具有质量等。欧洲核子研究中心正在建造的名为大型强子对撞机的加速器,预定于21世纪初叶启动,希望能为我们解开基本粒子质量及反物质的谜题。

向宇宙之谜挑战

夜空中闪耀的群星,看上去像是环绕着地球。公元2世纪古希腊的托勒密建立了一个众天体以太阳为首环绕地球的体系——“天动说”,它在很长的一段时间里受到支持,产生了非常重大的影响。

从天动说到地动说

迈入16世纪之后,波兰的哥白尼提出“地动说”,主张众天体以太阳为中心公转。比起天动说,地动说更能简洁地解释天体的运行,但因当时天动说是绝对权威,所以地动说并未得到重视。

丹麦人第谷的天体观测资料使得他的德国助手开普勒得以在17世纪初叶建立了有关行星运动的“开普勒定律”。和开普勒同一时期的意大利人伽利略率先将望远镜运用于天体观测,并因而发现了木星的4大卫星和太阳黑子等。伽利略通过天文观测支持了哥白尼的地动说。

17世纪后半叶,英国牛顿建立了“万有引力定律”,根据万有引力定律能够正确计算行星的运动。牛顿的老友哈雷之所以能预言哈雷彗星的出现,也是从万有引力定律得出的成果。此外,在19世纪,科学家还根据天王星轨道的偏差计算出海王星的位置,从而发现了海王星。

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