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看似最简单的问题往往最难回答
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物质是什么?
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物质是如何产生的?
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为什么会这样产生?
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让我们一步一步来阐明这个问题
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你是由什么做的?
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你是由物质构成的
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物质由分子构成
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分子由原子构成
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原子由基本粒子构成
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但如果说基本粒子是最小的存在
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基本粒子又是由什么构成的呢?
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要回答一个简单的问题,就从最简单的开始说起
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我们先来把宇宙清空
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去除所有的物质、反物质、辐射、粒子、等等等等
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现在我们仔细来看看这个绝对的“空无”
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空无是什么?
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这是我们所谓的真空吗?
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这里没有原子,没有物质,什么都没有
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真的什么都没有吗?
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无是万物的根源(道德经有讲)
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从某种意义上来说,空无是一片浩瀚宁静的海洋
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当什么都没有发生时,海水静止无波,
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但是任何细微的动静都会引发壮观的海浪
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我们的宇宙与此十分相似
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这样的海水遍布我们的周围
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科学家们称之为“场”
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这听起来很令人陌生,
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我们以辐射为例
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当激发所谓的电磁场时,会产生一个小小的波动
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这就是我们所说的光子
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光子携带辐射,使我们看到光
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不仅是光的产生,宇宙中所有粒子都是这样产生的
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每一个构成物质的粒子都有场,并且按照它们自己的规则运转
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举个栗子,除了电磁场外,宇宙中还充满着电子场(作者指的应该是电场)
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在那当中产生的小波纹就是电子
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总之,宇宙中的各种“场”能够产生17种不同的粒子,主要分为三大类
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轻子,夸克和玻色子
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轻子包含电子及其近亲:μ介子和τ粒子
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各有一个相关的中微子
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接着,我们来说夸克
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夸克是粒子中的原子核家族
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它们总是成双成“队”的结合在一起
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形成质子和中子,从而构成原子核
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总体来讲,轻子和夸克是构成物质的粒子
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它们构成了所有能被我们感知的东西
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无论是呼吸的空气,还是温暖你的太阳
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以及你面前这个本来应该做正事却被分心用来看我们视频的电脑(;¬_¬)
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但是物质不仅仅是存在,它们也做事
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从某种哲学意义来讲,物质自身的属性与它的存在本身一样重要
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而这里就要提到场中的另一个角色玻色子
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在物质场中产生夸克和轻子的同时,
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力场能够产生玻色子
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我们称之为宇宙规则之力
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目前,人类发现了四种基本作用力
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电磁力,重力,及强、弱原子核力
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如果说宇宙是一个游戏场,粒子就是构成游戏世界的小零件,各种力则是运行整个游戏的规则书。
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它们决定了粒子们能够做什么以及怎么做
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就像象棋游戏中,象只能斜行,
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而无质量的粒子只能以光速前进
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就像马可以在棋格中跳跃前进
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而重力能够吸引万物
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这些力是粒子们相互作用的规则
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最终指引着它们构成我们所能感知的大千世界
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重力不仅是指“如何围绕太阳运转”,或者“苹果如何掉下树稍”
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作为规则之力,它引导物质之间的相互作用,是行星和恒星出现在宇宙中的根源
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同样,电磁力也不仅指的是“磁体之间相斥相吸”,或者“电流点亮灯泡”
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它管控所有的原子键,从而形成各种各样的分子
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总之,力和粒子就像是“存在”手中的玩具
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而玻色子就像是信使,在二者之间往来,或者说联结二者
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力和粒子用玻色子来告知对方如何行动
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每一个粒子都用几套不同的作用力来与其它粒子相互作用
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举个栗子,夸克之间是以“电磁力”和“强原子核力”相互作用
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但是电子并不使用“强原子核力”,只使用“电磁力”
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夸克之间交换“强原子核力”玻色子来相互吸引
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与此同时,由它们构建的质子则与其携带的电子之间交换电磁粒子
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因此,夸克被锁在原子核中,
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而电子则被电磁力吸引在核外,从而构成原子
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尽管宇宙有许多复杂现象的存在,比如生命,超新星,还有电脑
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它们表面看起来很复杂
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但如果极限放大任何事物,你只会看到17种粒子在它们各自所属的场中,
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进行着一场由四种基本作用力引导的游戏
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总体来讲,以我们所能认知的最基本的形式,物质就是这个样子
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这就是物理学家所谓的“粒子物理学标准模型”理论
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基本来说,你不过是一朵小浪花,
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存在于一个被各种规则之力激发能量的宇宙之洋
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但是为什么?力又是什么?
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在打破沙锅问到底之前,我们还需要探讨更多的简单问题
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我们从这个视频中选了些图片做成壁纸:你可以从patreon.com下载它们
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不胜感激
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在你决定之前,这有几部我们制作的其它视频供你参考
<翻译:Phoebe盛@慌得要死野生字幕组>