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欢迎大家再次来到

《力学与现代生活-

开启科学人生》的课堂！

今天我们在这里给大家讲解：

第一章第二节的内容

“物质：从宏观到微观”

也就是第一章的第三个知识点。

在这一节课里

我们从什么是物质、

物质从何而来 开始，

讲解物质的组成--

从宏观世界的物体结构

到微观世界的基本粒子，

甚至再到 空观的空子、弦子 等等，

给大家介绍物质的起源，

以及人类认识微观世界的

基本理论：“量子力学”，

包括量子力学的发展简况、

分支学科和尚存的争议。

下面我们给大家就这一部分内容

进行介绍。

之前呢 大家看过

宇宙模型推测是‘无中生有’--

是不是由能量转化为物质，

在宇宙爆炸的“创世时间表”里面，

我们看到：

宇宙诞生的10的负43次方秒，

最初 之后 到 10的负3次方秒之后呢，

那时候没有原子 只有夸克，

或者比夸克更小的粒子，

到了10的负6次方秒之后呢

通过膨胀 还有温度呢

从极高的温度 急剧下降，

使得不同的夸克 结合 组成 质子和中子，

再经过 约30万年之后呢

温度降到 3到4000度，

质子和中子结合成最简单的、

也叫‘裸露的原子’ 就是氢离子，

最后再约 50万年 之后呢 才生成了氢原子-

H，

随后呢 其他的 稳定的原子 经过这个聚变 形成了

核聚变 变成了氦(He)。

太阳的温度 表面几百万度，

这样的一个不断的裂变、聚变...

交替过程。

那么大家 学过《元素周期表》，

我们看看 这个周期表里面 实际上

每一种 新的物质--

从有机到无机

还有这个 氢、氮、碳之类的 铜、铁，

它的这个 实际上都是在 氢 加质子 变氦，

氦 再加一个质子--

一个正电荷，

(一个质子 就是一个正电荷)

每加一个正电荷,

原子序数 升高一位,

那么不断地递增...形成了不同的新的元素。

我们看看 元素的性质呢

呈周期性的变化，

这就是我们说的《元素周期表》。

我们这底下个图片 我们看到宇宙里面

不断形成巨大的新的恒星、

孕育新的物质 不断的生成...

前面我们也提到 我们人类无法

把这个能量变成物质/

只能把物质变成能量。

大家也可以搜索一下

网上的“宇宙大爆炸-

物质的形成” 这样的一个视频,

自己可以看一看。

我们伟大领袖毛主席

在1955年 曾经有英明的预言 说：

“物质是无限可分的！”

这句话 其实也 相当的具有哲理性！

那么 现在的物理学界

对于“粒子物理学标准模型”里面，

说：我们整个宇宙的物质

是由62种(口误)基本粒子形成的--

我们知道 从分子到原子，

分子由原子组成,

原子由质子、中子、电子,

电子又由所谓的K介子、π介子,

再到微小的夸克...

[当然有人说 这个夸克级呢 是不是命名为“毛子(Maon)”]

再到超夸克、

甚至到最后是'玻色子',

(大家听说过

这个玻色子 有报道 大家把它叫“上帝的粒子”)

是不是再到最后 还有其他的更低一级--

更微小的物质呢？

物理学界还在进行探索研究...

那么 在第七届国际物理学年会里面--

也就是毛主席逝世的第二年吧，

在这个会上 美国诺贝尔获得者--

格拉肖 提议：

把这个夸克层级的基本粒子 称为“毛子(Maon)”

为了纪念毛泽东去世，

在那个会上 大家还一起默哀，

当然后面 没有最终形成这么一个称呼。

那么关于这个最后的 所谓的玻色子，

我们这里提一点--

它是 英国的物理学家 玻色(Boson) 提出来

说是：最后一种基本粒子。

那么 什么是玻色子呢？

就是说 所有的东西，

只要沾上这个玻色子 才具有了物质性，

所以它很重要。

那么 在 2011年12月13号，

欧洲核子研究中心呢 用这个“大型强子对撞机”--

叫LHC (待会儿我们有介绍)

发现了 它的踪迹；

那么 在 12年7月4号 正式发现；

那么 13年3月14号 发布新闻 确认。

这个玻色子呢 它所带质量 是 126.5G(10的9次方)电子伏特。

实际上微观粒子呢

它的质量 已经不再用什么公斤、克-

这样来描述了，

都是用电子伏特(eV)来(表示)。

那么，

按照这个‘E等于mc平方’来算的话，

大概这个玻色子的质量就是

2.25 乘10的负25次方公斤吧。

我们上一节提到这个“弦理论”，

认为：物质分到最后 可能是叫‘弦子’，

这个弦子呢 它不再是一个我们人

认知的某个颗粒 像粒子一样的，

它是一种“能量线”--

一种弦线 有开环的、闭环的，

它只有能量和信息，

已经进入到非物质界的这种想象啦。

我们看看这个“大型强子对撞机: LHC--

Large Hadron Collider”

这个大型强子对撞机，

我们给大家介绍一下：

位于法国和瑞士交界的一个侏罗山，

在地面以下100米深的深度，

横跨两个国界，

它的周长是27公里，

直径是4.3公里。

里面 我们看看它的加速器 通道，

还有这个 超导磁铁 做成的这个绝对零度，

液态氦，

它的加速管。

它能产生这个 14T(10的12次方)电子伏特，

(T比G高10的3次方、

G比兆(M)又高10的3次方）

这么一个

它能产生这么高能的质子束,

然后产生对撞。

大型强子对撞机

花了80亿美元建造的，

在这个实验上 又花了2亿5千万美元，

34个国家合资 2千人参与建造，

80个国家 7千人--

包括中国的60人

参加其中的研究--

也就是高能物理方面的。

用它来研究宇宙射线、

微小黑洞、奇异微子、真空泡沫、

磁单极子、模拟爆炸、宇宙大爆炸，

还有 探测反暗物质、暗物质之类的。

被称为：世界上最快的跑道、

最强的计算机系统、

太阳系 最空的空间、

银河系最热点、

史上 最先进的探测器... 很多最！

它里面总的来说 产生极端的环境--

高能量、高温度、高密度。

我们看里面还有这个‘粒子侦测器’，

这是它的地面以下的图片。

当然这种 极端环境里面工作

有很多危险！

我们世界上曾经报道过 高能粒子束

辐射伤人的事件。

其实目前 我们记载的唯一一例--

就是前苏联，

它的最大加速器U-70，

这位老兄：布戈尔斯基

曾经被射伤，

他在射伤的时候 有一种感觉：

看到了“比1000个太阳还亮的光亮，

但是没感觉到疼痛！”

这是1978年发生的事件，

很意外 他还活着！

因为我们普通人 接受的这种辐射呢

致死量是600拉德，

但是他接受这个辐射呢 高达20万拉德！

本来认为可能是没救了，

到现在还活着，

还比较幸运！！