探寻更小的微粒 --抬头看看外面的世界，才知道科学永无止境

探寻更小的微粒

--抬头看看外面的世界，才知道科学永无止境

少年智则国智，少年富则国富；少年强则国强，少年独立则国独立；少年自由则国自由；少年进步则国进步；少年胜于欧洲，则国胜于欧洲；少年雄于地球，则国雄于地球。---梁启超《少年中国说》。

中科院院士杨振宁曾经说道：“一个国家的强大，离不开青年人的强大；而青年人要强大，就必须学好数学，数学是一切科学的基础。”他提出要“寻找美妙的几何结构”，就是用数学来研究物理。

我们今天学习初中物理不仅要低头看书本，更应该抬头看看外面的世界，才知道科学永无止境。

1803年（嘉庆八年）道尔顿（英国化学家、物理学家，原子理论的提出者）提出了原子模型,他认为：原子是组成物质的基本的粒子,它们是坚实的、不可再分的实心球；101年后汤姆生在1904年提出：原子是一个平均分布着正电荷的粒子,其中镶嵌着许多电子,中和了正电荷,从而形成了中性原子。

然后二十世纪最伟大的物理学家卢瑟福在1911年提出了他的原子模型：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。两年之后他的学生玻尔将量子学说引入了原子结构模型：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。现在，科学家已能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜拍摄表示原子图像的照片，随着现代科学技术的发展，人类对原子的认识过程还会不断深化。

同一个时期的中国，大清嘉庆帝打出“咸与维新”的旗号，整饬内政，整肃纲纪，这时期的中国发生了白莲教之乱，八旗的生计问题、河道漕运的难题也都造成了国家的负担，而且此期间鸦片流入中国。

现在我们回顾历史，是谁发现了物理中原子更小的微粒，从而改变了世界。

1、约瑟夫·约翰·汤姆逊(1856年—1940年)，发现电子。

汤姆逊从小就受到学者的影响，学习很认真，十四岁便进入了曼彻斯特大学。在大学学习期间，他受到了教授的精心指导，加上他自己的刻苦钻研，学业提高很快。

1876年，即二十一岁时，他被保送进了剑桥大学三一学院深造，1880年他参加了剑桥大学的学位考试，以第二名的优异成绩取得学位，随后被选为三一学院学员，两年后又被任命为大学讲师。他在数物理学方面具有很高修养。发表了《论涡旋环的运动》和《论动力学在物理学和化学中的应用》论文。

1897年，英国物物理学家汤姆逊发现了电子，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，

1899年，汤姆森又重新测算了电子的质量和电量。当时他给出的数据是质量三乘以10的-31次方千克变量是二乘以10的-19次方库仑，这个数据虽然不够精确，但是数量级却是对的啊，我们现在知道，电子的质量是9.109×10的-31次方千克，电量是1.602，乘以10的-19次方库仑，没差多少，这个电子小到什么程度呢？把5万亿个电子排成一排，大概也就是一厘米那么长，这是人类历史上发现的第一个基本粒子，就是真的不能再分了，至少到目前来说是这样。

汤姆森也因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖，这也改变了人类几千年以来，对于原子是不可再分的看法。

2、卢瑟福（1871年8月30日－1937年10月19日），发现质子，并且预言中子的存在。

英国著名物理学家，知名为原子核物理学之父。学术界公认他为继法拉第之后最伟大的实验物理学家。

卢瑟福轰开原子，发现质子，并且预言中子的存在。

28岁就当上了教授和卡文迪许实验室主任的汤姆逊成功改变了历史，发现了电子，于是受到了万人景仰。但是汤姆逊从来不摆架子，为人和蔼可亲，所以奔着他报考研究生的人越来越多。在他们所有的学生当中，得意门生，一位叫做查尔斯威尔逊，另外一位叫做卢瑟福是他学生中杰出代表，这位查尔斯威尔逊也是从欧文斯学院来到剑桥大学的。

 汤姆森的另一个得意门生是卢瑟福，出生在新西兰，农民出身，很朴实。他得到剑桥大学录取通知书的时候，还在地里挖土豆呢，然后就感慨说了一句，这是我这辈子挖的最后一个土豆啦，借了路费从新西兰赶到剑桥大学，这是1895年的事。卢瑟福刚来到剑桥大学的时候都惊呆了，看着剑桥大学庄严的建筑，心想这可是牛顿，麦克斯伟这些大神学习和工作过的地方，估计他自己都没想到若干年后他也能被人们铭记在心，也成为了神一样的人物了。

卢瑟福有了新的研究成果，他把阿尔法射线，单独让它射进一个罐子里，这样就好，研究，结果却让他大吃一惊，他得到的这罐阿尔法粒子居然是氦气。又反复做了好几次实验，没毛病啊，所以卢瑟福就只能够无奈的得出结论，这阿尔法粒子，就是带正电的氦原子。

他当时是用的阿尔法粒子轰击的这个金箔，其实他没期待能有什么重大发现，为啥这么说呢？因为自从汤姆逊发现了电子之后，汤姆逊就给出了一种原子模型，叫做西瓜模型，或者是蛋糕模型。就这个电子，它就像西瓜子一样是嵌在里面的，然后电子带负电，其他的地方带正电，整体的原子是不带电的。阿尔法粒子的速度能够达到每秒钟200万米，这么高的速度，那肯定直接就穿过去了，你打啥都能给打穿过去的。

3、查德威克是卢瑟福的学生，发现了中子。

早就知道自然界有可能存在一种与质子的强相互作用属性很相似的粒子，它的名字叫做中子。这是一个在大师身边工作更容易成为大师的绝佳例子。

随卢瑟福做一个具体的科研项目，即研究镭元素的放射性。1911年夏天，他完成了自己的本科学业后，成为卢瑟福的研究生。

敏锐地觉察到铍福射绝不是辐射，很可能就是卢瑟福所预言的中子辐射。查德威克首先通过理论数据的计算，然后重做了一遍居里夫妇的实验，最终证实铍福射就是中子辐射，恩师预言的中子是真正存在的。

查德威克发现了中子，不仅改变了当时人们对物质结构概念的认识，同时还为研究原子核提供了一种强有力的手段，促进了核裂变研究工作的发展和原子能的利用。由于这一重大的发现，他获得了1935年的诺贝尔奖物理学奖。

4、默里·盖尔曼（，1929年9月15日—2019年5月24日），提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元——夸克。

生于美国纽约的一个犹太家庭里，美国物理学家，提出了质子和中子是由三个夸克组成的，并因此获得了诺贝尔物理学奖。

夸克（英语：quark）是一种参与强相互作用的基本粒子，也是构成物质的基本单元。夸克互相结合，形成一种复合粒子，叫强子。

强子中最稳定的是质子和中子，它们是构成原子核的单元。

杨振宁在粒子物理学、统计力学和凝聚态物理等领域作出里程碑性贡献。20世纪50年代和R.L.米尔斯合作提出非阿贝尔规范场理论；1956年和李政道合作提出弱相互作用中宇称不守恒定律；在粒子物理和统计物理方面做了大量开拓性工作，提出杨－巴克斯特方程，开辟量子可积系统和多体问题研究的新方向等。

中国欲建正负电子对撞机，杨振宁为何极力反对？

物理学家，杨振宁院士认为超对称粒子的存在只是一个猜想，没有任何实验根据，希望用极大对撞机发现此猜想中的粒子更只是猜想加猜想。

现在人们发现了微观世界，了解了分子、原子之后，发动了以计算机、合成材料等为代表的信息革命，这让人类的文明又向前迈进了一大步。而下一次的科学爆发将会以量子力学、人工智能、物联网等为代表，但大部分都与微观世界有关。量子力学出现以后，人们进入了微观世界，发现微观世界和物理世界是不一样的。它的很多东西都颠覆了人们对于经典物理学的认知。

想要探寻微观粒子世界不是一件易事，需要人类用更加强大的手段来探索。而粒子对撞机的出现则解决了这个问题，如果没有它，人们将没有办法获知量子力学和相对论的成因，更加没有办法去探寻宇宙的法则。所以它将是人们进入下一次科学革命的钥匙，用来解锁新的科学纪元。

高能粒子对撞机能够让人们了解宇宙的本源，以及物质的构造。科学家们通过对撞机，确定了“反物质”的存在。如果人们通过对撞机得到了相互作用力、质量的来源等等，那是不是就意味着人类了解并且掌握更高的物理法门，然后用这些知识去改变世界？

杨振宁：超大型对撞机“盛宴已过”，30年前，就已走在末路上——“如果因此(中国花200亿美元兴建超大对撞机)能得到诺贝尔奖，获奖者一定不是中国人。”

看过科幻小说《三体》的读者，可能了解巨型对撞机是怎么一回事。三体人正是通过智子干扰大型对撞机的运作结果，使人类物理学的基础研究无法更进一步，从而导致科技“停滞”。目前，已运作近三十年的北京正负电子对撞机（BEPC）面临退役，中国高能物理的前进被认为需要一个新的、更大的、能量更高的对撞机。而从国际角度来看，美国当年的大型对撞机SSC计划搁浅多年未有重启的迹象；欧洲的大型强子对撞机LCH已经完成了基本任务——发现了“上帝粒子”希格斯玻色子，但取得更多发现似乎力有未逮；在此情形下，中国酝酿中的超大型环形正负电子对撞机（CEPC）被国际高能物理学界寄予厚望。这也是丘成桐和威滕等著名学者表态支持这一计划的背景。

正负电子对撞机其实是一种加速微观粒子的机器。我们知道，电子这种微观粒子是带有电性的。如果我们将一个电子放入一个电场中，那么它就会往电场的反方向运动。电子受到的力，与电场的强度成正比。我们对电场的电子进行受力分析，电子仅仅受到一个电场力。根据牛顿的第二定律，这个粒子会受到一个与电场力相同方向的加速度。电场的强度越大，加速度就越大。所以，如果我们想要将一个粒子加速到一定的速度，除了增加电场的强度以外，还能够增加电场的距离了。

杨振宁十分了解美国建造超级对撞机的历史，所以他对中国建造环形正负电子对撞机的项目非常谨慎。1400亿人民币是一个什么样的概念呢？前段时间刚刚完工的北京大兴国际机场，总共花费不过八百亿人民币。“中国天眼”超级射电望远镜的造价仅仅是12亿人民币。已经顺利通车的港珠澳大桥，创造了世界多项建筑记录，被全世界的人民认为是新世纪的世界七大奇迹之一。它的造价是1200亿人民币。这样看来，为了探索出现概率仅为百亿分之一的希格斯粒子而花费1400亿人民币，是否真的值得呢？

盖尔曼与李政道和杨振宁都是同期的著名物理学家

1989年，李政道参加了在帕萨迪纳的盖尔曼60寿辰学术庆祝会。2002年，盖尔曼参加了在清华大学的杨振宁80寿辰学术庆祝会。2009年，杨振宁参加了在新加坡的盖尔曼80寿辰学术庆祝会。

杨振宁（1922年10月1日）生于安徽省合肥县。4岁时，母亲开始教杨振宁认字，一年多的时间杨振宁学了3千个字。

杨振宁父亲杨武之，杨武之的父亲杨邦盛是清末的一名秀才，早年一直在私塾教书。1923年春，杨振宁父亲杨武之顺利地通过安徽省的公费出国留学考试，1928年秋，杨武之学成归国，先在厦门大学任教一年，次年即被清华大学聘为数学系教授。

1928年杨振宁父亲自美国归来。随父赴厦门大学，进小学二年级。1929年，其父应聘清华大学，举家赴北平，居于清华院西院十一号读教员子弟学校成志小学三年级。

杨振宁媳妇杜致礼，国民党高级将领杜聿明的女儿。跟随丈夫——著名物理学家杨振宁一起在美国生活，2003年10月因病去世。

1945年得到庚子赔款奖学金赴美，就读于芝加哥大学。1948年，获芝加哥大学哲学博士学位，博士论文导师是爱德华·泰勒教授。1956年，和李政道共同发表论文，推翻了物理学的中心信息之一——宇称守恒基本粒子和它们的镜像的表现是完全相同的。957年，与李政道因共同提出宇称不守恒理论而获得诺贝尔物理学奖，中国科学院院士、美国国家科学院外籍院士、中央研究院院士、香港科学院荣誉院士、俄罗斯科学院院士、英国皇家学会外籍会员，1957年获诺贝尔物理学奖。

2014年，在浙江大学第19期的理学大讲坛现场，杨振宁演讲的主题是《我的学习和研究经历》，杨振宁特地题字“学无止境”书赠读者。

物以类聚，人以群分；近朱者赤，我们都喜欢正能量的人，因为正能量的人自带光芒，中国数学家陈景润中学时候因为听了一位科学家的报告而影响一生，摘取皇冠上宝石，成为伟大的数学家。

抬头看看外面的世界，才知道科学永无止境，也许一个小小的偶遇，能改变你的一生。