怎样探索微观世界的奥秘?
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发布时间：2022-04-23 18:34
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时间：2023-10-13 03:45
早在周代，我国古代学者就提出，世界是由金、木、水、火、土五种基本物质构成。这五种基本物质相生、相克，构成了万物的变化。公元前400多年，古希腊学者德漠克利特把构成物质的最小单元称为原子，原子在希腊文中是“不可分割”的意思，认为正是原子和空间，构成了一切事物的本源。
古代学者的这种对物质结构的认识，只是靠思辩而进行的哲学推论，真正对物质构成进行科学的研究和解释，是近两个世纪以来的事情。
18世纪后半期至19世纪中期，科学家通过大量化学、物理实验，对物质构成的认识取得了一系列突破性的进展。先是300年前英国科学家玻意耳提出了化学元素的概念，接着，1808年化学家道尔顿创立了科学原子论，为人类探索物质之谜奠定了重要的理论基础。1869年，*著名化学家门捷列夫发现了元素周期规律，制成了元素周期表，并根据元素周期规律预测了未发现的元素的特征，元素周期规律本身的奥妙和门捷列夫的推测，引起了人们的极大兴趣。元素周期律的发现被称为“科学史上的里程碑”，元素周期律成了打开原子构造大门的第一把钥匙。1897年，英国物理学家汤姆逊发现了电子，使人们对原子结构有了进一步的认识，它证明了原子不是不可分的物质最小单位，原子本身也还有它自身的结构。经过一个世纪的努力，从原子论的创立到电子的发现，“原子”这个概念在人们心中终于失去了古希腊文原有的意义。
直到本世纪初，英国科学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔提出原子模型的设想，人们才对原子结构有了比较直观立体的印象：在原子的*有一个极小的核，核的直径在10-12厘米左右，如果把原子比做一幢大楼的话，原子核只是一粒小黄豆而已。这个核集中了原子的几乎全部的质量，带有正电荷。原子核周围有相当于它所带正电荷数量的电子围绕着它旋转，就像行星绕着太阳转一样。这是一个微小的“太阳系”，“太阳”是原子核，绕着太阳转的“行星”就是电子。那么，原子核和电子又是由什么构成的？它们可分吗？这个问题是当时的原子模型还不能给以解答的。
虽然到现在为止，人类还没有敲碎过电子，而原子核却已经被人们征服了。
提出原子模型后不久，卢瑟福又发现了原子中还有带正电的微粒——质子，而且预言，在原子的内部；还可能存在着一种尚未被发现的不带电的中性微粒，即中子。1932年，卢瑟福的预言被英国的一位科学家查德威克证实了。为了探索自然的奥秘，必须拥有高效能的仪器和设备。随着现代科学技术的发展，人们相继有了被称为“原子粉碎机”的高能加速器，科学家们把粒子用高能加速器加到很高能量时去撞击原子核，原子核破碎了，令人惊异的是，原子核中居然有二三百种微小颗粒！科学家把这些微粒称为“基本粒子”。目前，人们已知道的基本粒子有质子、中子、光子、电子、中微子、超子、介子、胶子等三百多种，而且还在不断地发现中。
基本粒子要比原子小得多，大的也只有原子的十万分之一。原子核把众多的粒子用巨大的核力紧紧聚在它的周围，所以，想破坏原子核是相当困难的。如果能使原子核发生*，就可获得巨大的能量，人们正是利用这一点，演出了宏伟壮观的核变奏曲，开创了能源利用的新时代——核能时代。
按照目前近代物理研究的成果，物质的最小构成单元不再是分子、原子、“基本粒子”，也不会是“最基本”的微粒，随着人类对微观世界认识的加深，人们还会发现更“基本”的微粒。尽管微观世界如此难以捉摸，人们对它的认识尺度必定会逐步加深，从而逐步揭开微观世界的奥秘。
