从微观世界物质实在及由此引发思考

从微观世界探究物质实在及由此引发的思考

摘要：物理学作为一门研究客观物质世界中物质结构、相互作用和运动规律的自然科学，其根本目的是揭示物质世界的本质。从作为古希腊自然哲学的一个分支到如今逐步发展并完善；从基本的现象的描述和思辨性的猜测到系统的严密实验和物理学科学体系；物理学的研究在不断深入而且将不断地深入下去，然对于物理学研究的对象永远不会改变，那就是实实在在的物质。

关键词：原子论；以太；光子；相对论；对称

1、原子论的发展

古希腊德谟克利特探讨了物质的结构问题，提出原子论的思想，他认为万物的本原是原子和虚空，原子是一种不可分割的物质微粒，它的基本属性是充实性，每个原子都是毫无空隙的，原子的数目是无穷的，它们之间没有性质的区别，只有形状、体积和序列的不同。

德谟克利特对于物质原子论的观点仅仅是对于客观世界的猜测，对于这一猜想的发展是newton原子论与科学粒子说。newton定义了质量并把原子作为最小的和最基本的同一度量单位. dalton通过气压测量和分压定律，发现气体在液体中的吸收系数与气体元素的重量成比例，提出元素原子量概念。1832年”离子”的发现，动摇了法拉第对dalton原子论的信仰。法拉第在1845年11月8日提出“磁场”概念，后来提出”电场”和重力场等一般的”场”概念。他提出了力心原子模型：原子由力心与力线构成, 力心是有质

量而无广延的几何点。他将力心非物质化，将力线物质化，构成他的原子模型，法拉第第一次否定以太，波粒二象性思想开始萌发。然而，真正发现原子却是在1908年，rutherford 通过计数器计数了氦核的个数，看到光屏上显示的?%z粒子径迹，首次证明原子的存在。之后才开始对于原子结构的探索。

1911年5月e. rutherford在《?%z和?%[粒子被物质散射和原子结构》论文中，提出原子由带正电的核与周围的电子组成的。1912年niels bohr 用量子论解释原子核外的电子环及电子的分布，提出电子定态轨道和电子在轨道间上跃迁两个假设，合理地说明了电子眼电子轨道旋转却不会陨落到原子核上。因此rutherford 原子有核结构又成为rutherofrd-bohr 原子结构。rutherford在1927命名中子，并提出原子核是由质子和中子组成。1956年”板田模型”：强子（重子与介子）应由质子、中子、超子及它们的反粒子组成，在解释重子的一些性质和预言新重子方面，遇到了困难。1963年m.gellmann 和zweig为说明多重态结构根据su（3）群理论，提出了强子由三种夸克组成的”夸克模型”（上夸克u、下夸克d、奇夸克s）。1967年，s.weinberg 和s.glashow提出电-弱相互作用统一想法，同时预言第四种夸克，丁肇中和r。richter发现了j/?%q粒子，证实第四种夸克（粲夸克）存在。1974年s.weinberg 和a.salam 在上述发现基础上提出电-弱和强作用大统一的预言，同时提出著名的强子组成”标准模型”。

2、以太论的发展

17世纪的ｒ.迪卡儿是一个对科学思想的发展有重大影响的哲学家。他最先将以太引入科学，并赋予他某种力学性质。在迪卡儿看来，物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递，不存在任何超距作用。因此，空间不可能是空无所有的，它被以太这种媒介物质所充满。17世纪的迪卡儿认为：物质由微粒构成，物质微粒是唯一的实体，物质的本性是其空间广延性，机械运动即位置变动是物质唯一的运动形式。一切物质性质（包括色、香、硬度、热等）都是由于物质粒子的机械相互作用产生的。有了物质（空间）和（机械）运动，就能按照物质运动本身的自然规律构造出全部世界，无须上帝照管。1886年牛顿根据开普勒行星运动定律得到的万有引力定律，并用以说明了月球和行星的运动以及潮汐现象，这是一项伟大的发现。牛顿的引力定律似乎支持超距作用观点，但是牛顿本人并不赞成超距作用解释。他认为引力对于物质是天赋的、固有的和根本的，因此，没有其他东西的媒介，一个物体可超越距离通过真空对另一物体作用，并凭借和通过它，作用力可从一个物体传递到另一个物体，这种思想荒唐之极，牛顿本人是倾向于以太观点的[1]。

以太这一名词的引入是为了帮助解释一些天体运动以及电磁波

的传播，曾经有过一段时期的辉煌，然而对于以太这一物质的本质仍是不为人知的，牛顿、迪卡儿等”以太论”大师及学者们都试图对以太的物质特性给予回答，但是并不圆满。他们之后，1887年，原本为验证以太而进行的”迈克尔孙--莫雷”实验，却出乎意料

地、事与愿违地提出了否定以太的证据，进而使得自14世纪以后在物理学领域站统治地位的”以太论”被戏剧性地予以彻底地否定。

3、以太论兴亡和电磁学发展对物质的重新认识的影响

在以太论曾经一时兴盛时期，科学人士认为的对于任何的力学振动均需要一种介质来承载该振动的传播，然而在面对光以及引力之时，却是始终找不到相应的传播介质，因而对于以太的假设也就自然为人接受，也曾有很多理论或假设发展了以太的存在，但是在迈克尔孙-莫雷实验之后又引发了对于以太论的重新审视。

在以太论被抛弃之后，我们不得不认为光在真空中的传播的确是不需要任何介质的，而且任何的力的作用都是以光的传播速度作用于物体之间，这不禁让人遐想光速的特殊性。相对论也随之诞生，可能这才是人类在科学规律认识上的重要的一步，可能相对论的诞生对于物质的认识并无直接影响，但是，由相对论的推导最终得出的质能方程却是一个伟大的方程[2]。

4、由物质的探究--我的认识

也许一切都是那么完美，我们人类处于这种完美之中只能去体验而不能感触到完美的存在，假如我们生活在一个完全不同的世界，我们可以假设是生活一个反物质不断入侵的世界，那么，我们可能会觉察到事物的突然消失，可能消失的那个物体正是人本身。也许宇宙的完美趋向于把其中的一切平等的对待，没有人为规定的上下左右高低之分，也没有所谓的表现与本质，我们如今所言，物质只

是能量的一种聚集形式，然而谁又能说到底是能量是本质还是物质是本性呢？可能他们都是，也许都不是，我们所处的世界有时就是那么完美，完美的甚至让你无法分清哪一个才是真正的存在，哪一个只是一种表现形式。

我们不得不再次惊叹宇宙的无穷魅力，它的完美已经超越了我们想象的能力，何况我们正是其中的一个产物呢。也许，我们对于物质的本质的研究因为正是该对称中的某一个方面，正如其上所讲，在对于物质质量的探究中，我们不得不去引入能量才能达成一个新的物理规律一样，物质、能量只是众多对称中的一个小角色，只有我们把所有参与该对称的元素全部找到后，我们才可能会发现物质的本质，也许那时对于物质这一词语的解释已经失去了现在的意义，但那才是我们要寻找的本质。

参考文献：

[1]朱鋐雄.物理学思想概论[m]清华大学出版社.2009

[2]赵凯华、陈熙谋.电磁学[m].高等教育出版社.2005

作者简介：李林洋（1988-），男，山东潍坊人，山东大学物理学院2008级本科生，主要从事物理学研究。