物质的基本结构到底由什么构成的？

物质的基本结构是什么？~

人们在传统上一直遵循着科学的还原论来揭示自然中的质朴有序：把复杂的系统分解成较为简单的部分，再分别对这些部分加以研究。一切物质都是由少数基本单位(即最初的“原子”）组成的，这种观念起源于古希腊。但是，只是在20世纪，技术才有了足够的进展，使我们能够详细地研究、了解原子的作用。这方面最早的发现之一，主要是卢瑟福勋爵在20世纪初作出的。这个发现就是，原子根本就不是基本的粒子，而是由其内部的构件合成的结构。原子质量大部分集中于小小的原子核，原子核只有1厘米的一万分之一大小。核的周围包围着由较轻的粒子（即电子）构成的云，电子云延伸的距离达1厘米的一千万分之一。因此，一个原子的绝大部分是一无所有的空间，加上量子因素排除了电子具有精确的轨道的可能性，原子便让人觉得像是一种非物质的模糊的实体了。
电磁力使电子离不开原子核，原子核带有正电荷，原子核的周围是电场，电场使带负电荷的电子逃脱不了。很久以前人们就发现，原子核本身也是复合体，是由两种粒子组成的，一种粒子是质子，带正电荷，另一种粒子是中子，既不带正电荷，也不带负电荷。质子和中子的质量分别都是电子质量的1800倍。
物理学家们一旦发现了原子的基本构造，就能够将量子论应用于原子，从而揭示出一种惊人的和谐。电子的波的性质通过电子存在于其中的某种固定的“定态”或“能级”中并将它自己表现出来。假如能量以光子的形式（小批的光能）被吸收或被发射，就会发生能级之间的跃迁。因此，能级的存在是以光能的形式显示出来的，而光能的情况可以从光的频率（颜色）推断出来。分析一下原子所吸收或发射的光，就会发现一种光谱，光谱是由一系列谱线或不连续的频率组成的。最简单的原子是氢原子，是由一个质子（原子核）和一个电子组成的。氢原子的能级可用一个简单的公式1n2--1m2乘以一个固定的能量单位表示。式中的n和m是整数1，2，3...这种紧凑简洁的算术式使人想起音乐的音调，比如吉他或管风琴上的泛音，这些音也可以用简单的数字关系来表示。这并不是偶然的巧合。一个原子的能级的排列是与量子波振动相对应的，正如一部分乐器的频率是与声音的振动相对应一样。
假如在氢原子中使电子束缚于质子的力在数学上不是简单的，那么，原子的和谐就不会如此完美。

大千世界都是由物质组成的。从人们日常所需的生活用品，到人们赖以进行生产的生产资料；从大自然的树木、花草、鸟兽，到岩石、高山、大海，从地球上的万物到茫茫宇宙中的太阳、月亮和星球……都是物质。
这形形色色的物质，都是由一种被称为分子的微粒构成的。例如水是由水分子构成；氧由氧气分子构成。假如杯子里的水全由水分子组成，那么称这种水为纯净物。实际上，天然水中常常溶解有少量的各种盐类，还有病菌和其他杂质。天然水中还含有其他物质分子，所以是不纯净的。这种由不同种分子组成的物质，称为混合物。混合物没有固定的组成，也没有一定物质。在我们周围存在的绝大多数天然物质都是复杂的混合物，像泥土、花岗石、海水等。
纯净物质当中，有的是由同种元素组成，再也不能发生分解反应，这种物质称为单质。如果是几种不同元素化合而成的物质，称为化合物，它们在一定条件下，能够发生分解反应。如水在电流的作用下，可以分解出氢气和氧气。我们说水是化合物，氢气和氧气都是单质，单质又可以分为金属和非金属两大类。氢气和氧气是非金属；金、银、铜、铁、铝等是金属。

物理学的一系列成功的，无疑代表了以还原论理论为其基础的现代物理学思想的一个胜利。物理学家们试图把物质还原为最终的构件——轻子、夸克、信使粒子——从而得以瞥见那基本的定律。而正是那基本的定律控制着形成物质的结构和行为的力量，从而能够解释宇宙的很多基本特点。

尽管如此，以这种方式追寻某种已被感觉到的终极真理是远远不够的。例如，我们不能用夸克来理解意识、活的细胞，甚至也不能根据夸克理解诸如龙卷风之类的无生命的系统，否则一定会闹出笑话的。

到目前为止，本章所用的语言在很大程度上并没有传达出物理学家心目中的物质结构的概念。当一个物理学家说，质子是由夸克“组成的”时，他的本意并非如此。比如，我们说一个动物是由细胞组成的，或一个图书馆是由书组成的时候，我们的意思是说我们可以拿来一个细胞或一本书，或从那较大的系统那里随便拿来什么东西，进行孤立的研究。但夸克却不是这样。就我们所知，不可能真地拆开质子拿出夸克来。

然而，拆开原子现在已成了家常便饭；原子核敲开较难，但在高能的冲击下也会分裂。这或许意味着用高速粒子轰击质子或中子，将会把质子或中子粉碎为夸克。然而，实际情况却不是这么回事。一个极小的高速电子会穿过质子的内部，将其中的一个夸克猛烈地弹开，从而使我们确信质子内部的什么地方确有夸克。但是，若打击质子的不是小小的电子，而是一个大锤，即另一个质子，那么，我们就不会在质子的碎片中看见夸克，而只能看见更多的强子(质子、介子等等）。换言之，夸克从不孤立地出现。大自然似乎只准许夸克以集体的面目出现，出现的时候总是2个2个或3个3个地在一起。

因此，当物理学家说质子是由夸克组成的时，他的意思并不是说这些神秘的夸克可以单独地显现出来。他只是指一个描述层面，这一层面比质子层面更基本。管辖夸克的数学法则要比管辖质子的更质朴，更基本。从某种意义上说，质子是合成的，不是基本的；但质子由夸克的合成与图书馆由图书的合成不是一码事。

如果将量子因素纳入考虑之中时，理解物质的基本结构便更为困难。这是因为，没有哪种亚原子粒子（不管是夸克还是什么别的基本粒子）是货真价实的粒子。实际上，亚原子粒子可能连“东西”都算不上。这就使我们又一次认识到，所谓物质是某某粒子的集合这种描述，实际上必须被看作是由数学所确定的描述层次。物理学家对物质结构的精确描述只能通过抽象的高等数学来进行，而人们只有认识到这一背景，才能明白还原论所说的“由……组成”的真正含义。

海森堡的测不准原理的一个方面，很好地说明了量子因素给研究“什么是由什么组成的”这一课题带来的困难。但这次的二象性，不是波粒之间的二象性，也不是运动与位置的二象性，而是能量与时间之间的二像性。能量与时间这两个概念处于一种神秘莫测的对立关系之中：你知道了一个就不知道另一个。因而，哪怕在一个很短的时间内观察一个系统，其能量也有可能发生巨大的起伏。在日常的世界里，能量总是守恒的，是能量守恒的经典物理学的柱石。但在量子微观世界里，能量可能以自发的、不可预测的方式不知从哪里冒出来或消失在哪里。

当考虑到爱因斯坦著名的E=mc2的公式时，量子能量的起伏就变成了复杂的结构。爱因斯坦的公式说的是，能量和质量是相等的，或者能量能够创造物质。这里，我们想讨论一下，在没有外部能量输入的情况下，物质粒子如何能从量子能量的起伏中被创造出来。海森堡的原理颇像个能量库。能量可以短期借用，只要迅速归还就行。借用期越短，可借用的量就越大。

从量子的角度来看，一个电子不仅仅是一个电子。变换能量的花样在其周围闪烁着，不知什么时候突然促成了光子、质子、介子甚至其他电子的出现。总之，亚原子世界的一切都附着在电子上，像是电子穿上了看不见摸不着的、转瞬即逝转瞬又来的一件大衣，或者说，像是幽灵一样的群蜂嗡嗡地围着中间的蜂巢飞翔，构成了蜂巢的覆盖物。当两个电子相互靠近时，它们的覆盖物也纠缠在一起，于是，相互作用就发生了。所谓的覆盖物，只不过是将先前被看作是力场的东西加以量子的表达罢了。

我们永远也不能将电子跟其所带有的幽灵粒子分离开来。当有人问“什么是电子”时，我们不能说电子就是那个小粒子；我们必须说电子是不可分离的一整串东西，包括跟它在一起的产生力的幽灵粒子。说到具有内部结构的强子，就更加模糊难辨了。一个质子不知为何总是带着夸克，而夸克又是由胶子连在一起的。这里也有一种怪圈：力由粒子产生，而被产生的力又产生力……

而对光子这样的粒子来说，这种怪圈意味着光子可以展现出很多不同的面孔。通过借入能量，它可以暂时变成一个正负电子对，或一个正反质子对。已有人进行了实验，试图看到光子是如何变成正负电子对或正反质子对的。但是，人们又一次发现，要想从这种错综复杂的变化中分离出来“纯”光子是不可能的。

就大多数不稳定而且寿命又极短的粒子来说，已难以说清哪些是“实在的”，哪些是“幽灵”。有一种ψ粒子，在11021秒内就衰变了；而由海森堡原理造成的正负电子对，其寿命也跟ψ粒子差不多。谁能说前者是实在的，后者只是个幽灵呢？

一位叫杰弗里·邱的美国物理学家曾把亚原子世界中的这种闪烁不停的变幻比作一个民主政体。我们不可能抓住一个粒子，说它就是某某实体。我们必须把每一个粒子看成是在一个没有终结的怪圈中由所有的其他粒子组成的。没有哪一个粒子比其他任何粒子更基本。

我们将会看到，物质的本性在其量子论方面具有强烈的整体论的味道：物质的不同层面的描述是相互连锁的，一切东西都是由另外的一切东西组成的，然而一切东西同时又显示出结构的等级次序。物理学家们就是在这无所不包的整体性中追寻物质的终极分成，追寻终极的、统一的力。

1916年，当爱因斯坦提出广义相对论时就曾预言，具有大质量物体作加速运动时，可能要产生引力波。当时许多科学家对引力波是否存在表示怀疑。直到物理学家皮拉尼·邦迪等人从理论上证明了引力波的存在，以及有可能被探测到，这才引起了人们研究引力波的兴趣。

尽管对引力波的检测至今还没有直接证明，但是，科学家们并不怀疑引力波的存在，都在想方设法，使引力波的面目大白于天下。

物质的基本结构由分子、原子、离子构成。

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汉滨区19550488242： 每种物质的基本结构是什么? - ？
第卖脂溶： 化学层面是分子和原子.

汉滨区19550488242： 物质的基本结构到底由什么构成?？
第卖脂溶： 由不同电荷的基本粒子自由组成的质子构成原子,再有不同的原子组成不同的分子,不同的分子组成一些基本的元素,这些元素的组合构成了我们身边的不同的物质

汉滨区19550488242： 物质由什么组成?分别举3个例子说明具体物质的组成 - ？
第卖脂溶： 物质由微粒组成,微粒分3种——分子,原子,离子.大多数物质由分子构成,如氧气,二氧化碳;金属,石墨,Si由原子直接构成,如Hg,Fe等;能溶于水的大多有离子构成,如NaCl由钠离子(Na+)和氯离子(Cl-)构成

汉滨区19550488242： 任何物质都是由什么组成的 - ？
第卖脂溶： 物质的基本结构 从远古时代开始,人们就在探讨物质是由什么组成的,有没有公 共的基本单元.直到19世纪末,人们都认为这种共同的基元就是原子. 1911年,卢瑟福发现原子内部有一个核;1913年,玻尔指出放射性变 化发生在原子核内部...

汉滨区19550488242： 物质是由什么构成的 - ？
第卖脂溶： 目前发现最基本的是层子.包括6种夸克,轻子和媒介子.夸克们组成重子,重子和轻子组成核子,核子们构成物质.在这里只是浅说.如果想看具体内容,请看这里:http://baike.baidu.com/view/24904.htm

汉滨区19550488242： 物质是由什么组成的~~急急急~~!!! - ？
第卖脂溶： 给你一个脑筋急转弯的答案:是由 物 和 质 组成的.可可可可~~~~ 应该是:单质、化合物 化合物又分为有机化合物、无机化合物、盐,三种.其实这道题并不难,只要你肯用心多看几遍书就知道答案了.另外,你要弄清楚,分子原子是属于物理概念,既然是化学题,就应该从化学的范畴去思考问题,显然你对于物理、化学这两门学科的范畴都还没有掌握牢,建议你好好的掌握一下.不同学科对于物质的分类也是不一样.即使在化学中,对于物质的分类也有很多种,像刚才说的单质、化合物之分;还有纯净物、混合物之分等等.多看看书,把有关物质的分类那部分好好掌握掌握.

汉滨区19550488242： 物质都是由什么构成的 - ？
第卖脂溶： 物理:物质都是由(分子)构成的 化学:物质都是由(分子、原子、离子)构成的❤您的问题已经被解答~~(>^ω^<)喵 如果采纳的话,我是很开心的哟(~ o ~)~zZ

汉滨区19550488242： 物质的基本组成是什么 - ？
第卖脂溶： 日常生活中吃的饭、喝的水(蒸馏水除外)是混合物 有许多物质 有疯子构成的象H2O 原子够成的FE CU 离子化和物NACL

汉滨区19550488242： 物质是由什么组成的? - ？
第卖脂溶： 物质是由分子、离子、原子构成的.分子是原子通过共价键结合而形成的;离子是原子通过离子键结合而形成的.而原子又由原子核和核外电子构成的,除氢(氕)原子的原子核是由一个质子构成,其它原子的原子核都是由质子和中子构成,...

汉滨区19550488242： 从物理角度来说,物质是由什么组成的 - ？
第卖脂溶： 你好!物理角度认为物质由粒子组成.粒子物理已给出标准模型,至今还在进一步发展中.你可以理解为由分子组成,分子由原子组成,原子由质子,中子,电子组成.质子由夸克组成,具体可参考基本粒子标准模型.