(对于照顾力的粒子,反粒子即为其本身)。也能够存在由反粒子构成的全部反天下和反人。但是,如果你碰到了反本身,重视不要握手!不然,你们两人都会在一个庞大的闪光中消逝殆尽。为何我们四周的粒子比反粒子多很多是一个极度首要的题目,我将会在本章的后部分回到这题目上来。
一个大的物体,比方地球或太阳,包含了几近等量的正电荷和负电荷。如许,因为伶仃粒子之间的吸引力和架空力几近全被抵消了,是以两个物体之间净的电磁力非常小。
亚里士多德信赖宇宙中的统统物质由四种根基元素即土、气、火和水构成。有两种力感化在这些元素上:引力,这是指土和水往下沉的趋势;浮力,这是指气和火往上升的偏向。将宇宙的内容豆割成物质和力的这类做法一向因循至今。
另一种力是电磁力。它感化于带电荷的粒子(比方电子和夸克)之间,但反面不带电荷的粒子(比方引力子)相互感化。它比引力强很多:两个电子之间的电磁力比引力约莫大100亿亿亿亿亿(在1前面有42个O)倍。但是,存在两种电荷――正电荷和负电荷。同种电荷之间的力是相互架空的,而异种电荷之间的力则是相互吸引的。
现在我们晓得,任何粒子都有会和它相泯没的反粒子。
宇宙间统统已知的粒子能够分红两组:自旋为1/2的粒子,它们构成宇宙中的物质;自旋为0、1和2的粒子,正如我们将要看到的,它们在物质粒子之间产生力。物质粒子从命所谓的泡利不相容道理。这是奥天时物理学家沃尔夫冈・泡利在1925年发明的,他是以而获得1945年的诺贝尔奖。他是个原型的实际物理学家,有人如许说,他的存在乃至会使同一都会里的尝试出弊端!泡利不相容道理是说,两个近似的粒子不能存在于不异的态中,也就是说,在不肯定性道理给出的限定下,它们不能同时具有不异的位置和速率。不相容道理是非常关头的,因为它解释了为何物质粒子,在自旋为O、1和2的粒子产生的力的影响下,不会坍缩成密度非常高的状况的启事:如果物质粒子几近处在不异的位置,则它们必须有分歧的速率,这意味着它们不会长时候存在于不异的位置。如果天下在没有不相容道理的景象下创生,夸克将不会构成分离的表面清楚的质子和中子,进而这些也不成能和电子构成分离的表面清楚的原子。它们全数都会坍缩构成大抵均匀的稠密的“汤”。
现在我们晓得,不管是原子还是此中的质子和中子都不是不成分的。题目在于甚么是真正的根基粒子――构成天下万物的最根基的构件?因为光波波长比原子的标准大很多,我们不能希冀以凡是的体例去“看”一个原子的部分。我们必须用某些波是非很多的东西。正如我们在上一章所看到的,量子力学奉告我们,实际上统统粒子都是波,粒子的能量越高,则其对应的波的波长越短。以是,我们能对这个题目给出的最好的答复,取决于我们装配中的粒子能量有多高,因为这决定了我们能看到的标准有多小。这些粒子的能量凡是用叫做电子伏特的单位来测量。
亚里士多德信赖物质是持续的,也就是说,人们能够将物质无穷制地豆割成越来越小的小块。即人们永久不成能获得一个不成再豆割下去的最小颗粒。但是几个希腊人,比方德谟克里特,则对峙物质具有固有的颗粒性,并且以为每一件东西都是由大量的各种分歧范例的原子构成(原子在希腊文中的意义是“不成分的”)。争辩一向持续了几个世纪,任何一方都没有任何实际的证据。但是1803年英国的化学家兼物理学家约翰・道尔顿指出,化合物老是以必然的比例连络而成的,这一究竟能够用由原子聚合一起构成称作分子的个别来解释。但是,直到本世纪初这两种学派的争辩才以原子论者的胜利而告终。爱因斯坦供应了此中一个首要的物理学证据。1905年,在他关于狭义相对论的闻名论文颁发前的几周,他在颁发的另一篇文章里指出,所谓的布朗活动――浮在液体中灰尘小颗粒的没法则随机活动――能够解释为液体原子和灰尘粒子碰撞的效应。