探索物理学的极限，宇宙中最小的物质是什么？

我们所能看到的宇宙万物都是具有内部结构的，换句话来说就是，它们都是由更小的物质构成的，那么宇宙中最小的物质是什么呢？

在过去的日子里，人们一直在致力于探索物理学的极限，试图找到这个问题的答案，刚开始的时候，人们认为原子就是宇宙中最小的物质了，但后来物理学家发现原子也是由更小的物质构成，即质子、中子和电子。

再后来，粒子对撞机出现了，简单来讲，这种机器能够将微观粒子加速到很高的速度（可以接近光速），然后让它们互相碰撞，在发生碰撞之后，微观粒子就可能会被撞碎，然后我们就可以在这些“碎片”中找到更小的物质。

凭借着这一强大的工具，物理学家们进行了大量的粒子对撞实验，并在实验中发现了各式各样的粒子，在对它们进行分类之后，就得到了一个“粒子物理标准模型”。

这些粒子看上去让人有些眼花缭乱，但实际上我们可以将它们分成三大类，第一类粒子是“费米子”，其中包括了轻子和夸克，夸克在强相互作用力的作用下可以形成“重子”以及“介子”，而我们熟悉的质子和中子其实就属于“重子”。

简单来讲，两个上夸克和一个下夸克就构成了质子，而一个上夸克和两个下夸克就构成了中子。我们知道，质子和中子就构成了原子核，原子核再加上电子（轻子中的一种）就形成了原子，由此可见，“费米子”其实就是构成物质的基本粒子。

第二类是粒子是“规范玻色子”，它们的作用是传递相互作用，其中胶子传递强相互作用力，光子传递电磁力，而“Z玻色子”和“W玻色子”则传递弱相互作用力。

看到这里，细心的人可能已经发现了，“规范玻色子”只传递了四种基本力中的三种，而引力却不在其中，那引力是通过什么粒子传递的呢？

物理学家猜测，应该存在一种“引力子”，这种粒子也是一种“规范玻色子”，由它来传递引力。然而迄今为止，人们都没有发现任何“引力子”存在的证据，所以这里就空了一个位置。

第三类粒子只有一种，那就是“希格斯玻色子”，这种粒子的作用就是给其他的粒子赋予质量，我们可以简单地理解为，“希格斯玻色子”在宇宙中无处不在，凡是能与其发生相互作用的粒子都会被赋予质量（例如夸克和电子），而不能与其发生相互作用的粒子则不具备质量（例如光子）。

总的来讲，“粒子物理标准模型”中囊括了36种夸克，12种轻子以及12种“规范玻色子”，再加上“希格斯玻色子”，共计61种基本粒子。由于科技水平的限制，物理学家们目前并没有可用的实验方法来进行更深入的探索，而这也就意味着，它们就是目前已知的宇宙中最小的物质。

从理论上来讲，这61种基本粒子应该可以再分为更小的结构，例如“弦理论”就提出，构成宇宙万物的基本单元应该是一种尺寸极为微小的“弦”，该理论认为，“弦”可以是开放的“开弦”，也可以是闭合的“闭弦”，它们不同的振动（或运动）就产生了各式各样的基本粒子。

根据“弦理论”的描述，“弦”的尺寸可以小到普朗克长度，约为1.62 x 10^（-35）米，我们不妨将其与原子的尺寸来做一个比较。

宇宙中最简单的原子就是氢原子，一个处于基态（最低能级）的氢原子的半径约为0.528 x 10^（-10）米，也就是说，如果我们把一个半径为普朗克长度的物体放大到氢原子那么大，其半径就会放大5.28 x 10^24倍，这是什么概念呢？

已知乒乓球的标准半径为20毫米，如果按照同样比例的放大的话，那么一个乒乓球的半径会被放大到大约1116.2万光年，其半径将会比我们银河系所处的“本星系群”的直径还要大。

（图为“本星系群”，它由银河系、仙女座星系等50个星系组成，直径约为1000万光年）

由此我们可以清楚地看到“弦”到底有多小，那么还有没有比“弦”更小的物质呢？很抱歉，普朗克长度是物理学意义上最小的距离单位，这已经达到了物理学的极限。因此可以说，如果“弦理论”成立的话，宇宙中最小的物质就是“弦”，而从物理学的角度来讲，再去讨论比“弦”更小的物质是没有意义的。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见`

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