探索物質本源尚未擺脫兩千多年來的桎梏 問題或許出在計量方法上

前提

本文的探討不包括與宇宙體量相當的宏觀物體，以及小到超出我們現有測量手段精度的微觀物體。

本文所提的

“宏觀物體”與我們目前所說的身邊能看到的物體就是宏觀物體的概念有本質區別。比如宇宙，如果按照我們常用的“宏觀物體”的定義，每一個天體都可以脫離宇宙與宇宙分別作為單獨的物體來研究；輻射出去的電磁波不作為物體本身的一部分。而目前“科學界”對於宇宙這種物體的定義恰恰包含了以上兩種東西。

至於

“微觀物體”不是不重要，也不是沒有必要研究。因為我們即便用目前最精密的儀器也無法“感應”到它的存在，所以也無法研究。

物質粒子論

物質是由許多離散元件組合而成的概念，即所謂的

“物質粒子論”，最早是由希臘哲學家留基伯（約

490 BC

）及德謨克利特（約

470

～

380 BC

）提出。相對於目前

2022

年末，已經過去了

2500

年左右。即便如此，目前的“官科”們依然在孜孜不倦地、異常緩慢地執行著兩位先知對物質的探索方向。當然，並不是因為廣大的“民科”同志不想參與，而是這些先進的裝置需要幾乎是國家級別的資金支援，所以“民科”同志們還是抓緊時間學習考試吧！

既然

2500

年前就已經確定了探索物質的方向是不斷髮現更小的粒子，那麼“官科”們目前的進展究竟如何？

我們可以這樣理解，如果物質是由某種體積小到不能再小的粒子組成，那麼就可以讓物體進行相互碰撞，碰撞出的更小的物體我們繼續進行碰撞。直到碰撞後不能產生更小的物體，這個物體我們就可以說是組成物質的最小粒子。

1943

年挪威的科學家

Rolf Videröe

第一次提出粒子對撞機的這個想法並寫進了自己的專利。

第一個粒子對撞機專利

1961

年義大利科學家

Touschek

提出世界上第一臺正負電子對撞機

AdA

，在義大利的

Frascati

建成。

1962

年這個機器被運到了法國的

Orsay

，在

LAL

實驗室第一次證明了正負電子對撞機是可行的。

第一臺正負電子對撞機

2008

年世界上最大的對撞機

，

歐洲大型強子對撞機（

LHC

）

初次執行，

位於瑞士和法國交界的侏羅山地下

100

米深處，周長近

27

公里，執行時需要兩座核電站來提供電力。

2

014

年北京高能物理研究所擬備建造環形正負電子對撞機（簡稱

CEPC

），周長達

100

公里，碰撞能量至少是歐洲大型強子對撞機（

LHC

）的

7

倍。

按照預算，

CEPC

的總耗資達數百億，甚至超過

1000

億人民幣

，

預計

2028

年建成。

以上列出了具有代表性的

4

代粒子對撞機。其中地球人類第一臺粒子對撞機的概念是在

“物質粒子論”提出後大概

2400

年才提出。

18

年以後才建成第一臺

實機。

885

年後建成的正負電子對撞機甚至要耗資

超過

1000

億人民幣

。

由此可見，要驗證

“物質粒子論”對地球人類而言需要付出什麼代價

。但是，更讓人類絕望的是當

2012

年

7

月希格斯玻色子被

歐洲核子中心

（

CERN

）

大型強子對撞機

（

LHC

）實驗發現

時，

“官科”們開始意識到對於最小粒子的追求可能會進入“沒有最小，只有更小”的死衚衕

。

物質的計量

既然追求最小粒子如此困難甚至可能超出人類能力的極限，那麼有沒有什麼方法繞道前行，打破

“物質粒子論”的桎梏呢？

答案是有。而且在實際的工作和生活中，地球人類已經使用很久了。稍微學習過物理或化學基礎知識的人都知道

“物質的量”這個概念，既然在“物質粒子論”籠罩之下最小的粒子尚未被確定，那麼這個“物質的量”又是怎麼出現的？

正所謂

“先知尚未降臨，生活需要繼續”。應用物理學、化學、工程學這些學科雖然是“物理”更貼近生活的應用型學科，但是為了更快的改善人類的生存能力也是實際工作和生活過程中必須得到重視的。雖然比如化學也會研究原子、離子、分子對現實生活來說微觀的東西，但是相對於理論物理學研究的原子核、中子、電子、強子、夸克……已是宏觀之物。所以應用物理學、化學、工程學乾脆把不同的原子和分子作為組成各種不同物體的不同基本物質，“物質的量”自然就成了“物體含有原子和分子數量”。由於原子和分子的數量相對於“嚴格的宏觀”世界已經非常龐大，所以“科學界”把

阿伏伽德羅常數

（約

6。02×10

23

）

個

微粒

的集體作為一個單位，叫

摩爾

mol

。

從此

“物質的量”又被稱作“摩爾量”，摩爾也成為“物質的量”的計算單位。

1971

年第十四屆

國際計量大會

關於摩爾的定義有如下兩段規定

1）

摩爾是一系統的物質的量，該系統中所包含的

基本單元

數與

0。012kg

碳

—12

的原子數目相等。

2）

在使用摩爾時應予以指明基本單元，它可以是

原子

、

分子

、

離子

、

電子

及其他粒子，或是這些粒子的特定組合。

上兩段話應該看做是一個整體。

0。012kg

碳

—12

核素

所包含的

碳原子

數目就是

阿伏加德羅常數

（

NA

），實驗測得的近似數值為

NA=6。02×10

23

。

微觀粒子密度趨同性猜想

19

世紀中期，開爾文男爵

威廉

·

湯姆森

定義了氣體的絕對溫度與它所包含粒子的平均能量有關，溫度越高，平均能量越高，而絕對零度是氣體的所有粒子能量都為零的狀態，這是一種理想的理論狀態。到了上世紀

50

年代，物理學家在研究中遇到了更多反常的物質系統，發現這一理論並不完全正確。在正常溫度下，這種逆轉是不穩定的，原子會向內坍塌。他們也同時調整

“

勢阱鐳射場

”

，增強能量將原子穩定在原位

。

目前最低溫度的記錄

是

由

鐳射

（

鐳射

）

冷卻

產生的。

聯絡上文。也就是說，在絕對零度或趨近於絕對零度的狀態下，要保持原子這種物體在其完整的定義之內，必須將其至於

“

勢阱鐳射場

”中。在能量場中才能保持能量為零的狀態，這是不是又激起了大家對某些哲學的崇拜呢？

關於

“

原子向內坍塌

”這個資訊倒是激起了小編的一個大膽猜想——“微觀粒子密度趨同性猜想”，即在絕對零度時，不同的原子甚至分子會不會“

向內坍塌

”成密度趨同的物體？畢竟它們初始質量是不相同的，根據“物質不滅或質量不滅定理”不該“

向內坍塌

成相同物體

”吧？如果真的出現“低溫衰變或低溫裂變”現象，那麼恭喜地球人類，“物質粒子論”最小粒子之謎可能已經解開。關於這個問題可以另行成文，我們還是回到“微觀粒子密度趨同性猜想”。

目前

“物質的量”的計量方法是計量原子或分子的個數。如果在趨近於絕對零度時“微觀粒子密度趨同性猜想”成立，那麼“物質的量”的計量方法可以變成趨近於絕對零度時密度，即

kg/m

3

（

0K

）。大家會不會覺得這個單位過大，其實不會，因為對單個的原子或分子而言它們的質量和體積都是微觀級的，所以分子和分母同時擴大相同的倍數分數本身的值不會變化。

我們唯一需要擔心的是在目前既維持原子形態，又維持原子絕對零度的

“

勢阱鐳射場

”場中，因為保持了原子的原有形態所以會對密度測量產生偏差。換句話說，如果沒有出現

“

向內坍塌

”現象，不同的原子或分子還能趨同嗎？

另外，我們還要避免的認知錯誤是：認為宏觀物體溫度降到

“絕對零度”密度也會趨同。比如

1kg

鐵和

1kg

水，它們的溫度降到“絕對零度”密度也會趨同嗎？筆者認為它們實際上是各自原子和分子的聚集體。就算是“微觀粒子密度趨同性猜想”成立，也必須消除聚集體內部單個原子和分子之間的間隙，才能使得密度趨同。