【第五課：誇克是否構成物質的極限？】
很多人可能第一次接觸到誇克的概念，都是在高中的物理課上。
同時，普遍的觀點是，誇克可能是迄今為止人類發現的最微小的物質結構，但它不可能是終極的最小單位，更微小的物質結構的存在是有可能的，只是我們目前的技術還無法觀測到它們。
目前科學界還不確定誇克內部是否還有更小的粒子存在。在現行的標準模型中，誇克被視為基本粒子，即構成物質的最基礎單元。
當然，誇克被稱為基本粒子，並不意味著它們就是最微小的粒子，隨著科學的進步，對基本粒子的定義也可能會更新。
從哲學的角度出發，誇克可能還擁有更復雜的內部結構。
因為在某些哲學理論中，宇宙中的一切要麽是無限可分的，要麽是由一種基本的、不可再分的物質組成。這種基本物質應當是均質的，具備完全相同的內容。
但誇克及其反粒子共有12種，它們在品質和電荷上各不相同。因此，一些信奉這種哲學理論的物理學家認為誇克是可分的。
然而，哲學是哲學，事實是事實。哲學雖能引導思考，但不能決定現實。
那麽誇克真的有內部結構嗎？
現代物理學的回答是：沒有！
因為誇克是最基本的粒子，屬於不可再分的型別。
標準模型將基本粒子定義為物質的最終構成單位，不可再分。所以按照現有的物理理論，誇克的內部結構是未知的，或者說尚未被證實存在的弦。
是否物質的細分就此止步於誇克？
無論是直覺還是邏輯上，這都是難以令人接受的。
為什麽物理學家堅稱誇克不可再分呢？
這與四種基本作用力緊密相關。所謂基本力，是因為它們構成了宇宙中最根本的交互作用。
所有大尺度的力學現象最終都可以追溯到這些基本力，如果基本力背後還有更深層的機制，那麽它們就不再是「基本」的了。
例如，摩擦力和彈力本質上是電磁力的表現，它們不是基本力，因為它們可以被進一步分解為電磁力的作用。
地球繞太陽運動的向心力也不是基本力，而是重力的一種表現。
因此，基本力的傳遞必須由基本粒子來完成。如果基本力的介質不是基本粒子而是複合粒子，那麽這些複合粒子內部又是由什麽力維系的，這樣這些力就不能被視為基本力了。
我們已知，電磁力由光子傳遞，光子是基本粒子。
弱力由W和Z玻色子傳遞，它們也是基本粒子。
強力由膠子傳遞， 膠子 也是基本粒子。至於重力，雖然重力子尚未被發現，但科學界普遍認為重力子也是基本粒子，在標準模型中已有其位置。
那麽，誇克能否被進一步細分呢？
答案是，它們是不可分的基本粒子。
因為電子能發射光子，光子是基本粒子，這說明電子也是基本粒子。如果電子內部還有結構，那麽光子的放射線就不會源於電子，而目前沒有任何證據表明電子有內部結構。
理論上，基本力的介質應由相同級別的粒子產生。
基本粒子間的交互作用應當是平等的，如果不是，則基本粒子應當與複合粒子的內部結構有關，而不是與複合粒子本身有關。
現在我們再考慮弱力和強力。
科學家們發現，弱力和強力的作用都發生在誇克級別，誇克的味變引起弱力，誇克間的禁閉由強力引起。
這兩種基本力都在誇克級別上發揮作用，因此我們有理由相信誇克是基本粒子，且不可再細分。
為什麽誇克不能被拆分開？
因為誇克無法單獨存在，更不用說單獨撞擊誇克了。
誇克通常以三個一組的形式存在，組成質子或中子。誇克間透過強力交互作用，由膠子負責傳遞這種力。
強力與電磁力和重力的性質正相反。
我們知道，電磁力和重力隨距離的增加而減弱。
但誇克間的強力卻是相反，稍微增加距離，強力就會急劇增強，這就是所謂的誇克禁閉。
因此，要拉開誇克，需要投入巨大的能量。
這主要是由於膠子將誇克連在一起，形成了強力和誇克禁閉效應。
盡管膠子難以從誇克中脫離，但只要能量足夠，膠子仍可擺脫誇克的束縛。
一旦膠子脫離誇克，釋放的能量會形成新的正—反誇克對，這些新形成的誇克對就構成了介子，介子是核力的一部份，負責維持原子核的穩定。
如果沒有核力，正電的質子會相互排斥，正是由於核力強於電磁力，質子才能聚集形成穩定的原子核。
現在很多科學家對能夠撞開誇克持悲觀態度，因為誇克已經被納入基本粒子的範疇。
基本粒子的定義就是不可再分的最終粒子。物質的細分至此也就告一段落了。
然而，許多科學家並不接受這一點。畢竟誇克的不可再分僅僅是當前標準模型的一個妥協。
當前的標準模型還不夠完善，存在許多不足之處。
理論上，物質的最小尺度被認為是普朗克長度。
這並不意味著普朗克長度
以下不存在任何物理現象，而是在普朗克長度以下的現象不會影響到我們的現實世界。
也就是說，存在著兩個分開的世界：普朗克長度以上的物理世界和普朗克長度以下的世界，這兩個世界的物理規律不互相影響。普朗克長度以下可能不存在重力、弱力和電磁力。
按照普朗克長度的定義，我們的現實世界的最小尺度就是一個普朗克長度，因此我們有理由相信，可能存在一個剛好為普朗克長度的物質，這種物質才是構成世界萬物的最終單元，進而組成原子，再組成宏觀世界。
在文章的結尾，我必須強調：所有這些推測都是基於現有的物理理論框架。
如果未來發現誇克內部還有更微小的結構，那將徹底推翻整個標準模型，並可能導致弱力和強力被剔除出基本力的行列。
如果這樣，標準模型中的基本粒子的定義將會徹底被重新編寫。
實際上，我倒是希望這樣，如果科學總是遵循簡單美觀的原則發展，物理學就會在牛頓時代就告一段落。那麽我們也就不會有現代的量子力學和相對論，也享受不到這些理論帶來的科技成果。
