人们一直在思考这样一个问题：物质是否可以无限细分。如果存在一种最小的物质单位，那么这种物质到底是什么呢？
按照现代物理学的理解，物质可以细分到夸克这一层级，此时再细分就无从谈起了。通过阅读这篇文章，你将会理解其中的原理。
在20世纪初之前，电子显微镜还未问世，尽管科学家们已经知晓原子的存在，但对于物质的了解几乎还是一片空白，仅停留在对分子的认识上。
在19世纪末到20世纪初，科学家们发现了比分子更微小的结构，即原子。
由于缺乏显微镜，原子的具体形态无法直接观察，只能通过现象来推测其可能的结构。
道尔顿
1803年，道尔顿首次提出了现代的原子模型，他认为原子是物质世界的最小单元，是一种不可再分的固态球体，万物都是由这种基本单元按不同方式组合而成的。
这一理念承接了古代哲学家德谟克利特的原子论，并基于主观推理得出。
到了1890年，人类已经发明了阴极射线管，通过射向硫化锌，能够看到绿色的荧光。这些绿光实际上是磁场控制下带负电荷粒子流产生的现象。
阴极射线管的发现使物理学家意识到原子可以带电。
有时原子呈电中性，有时则带电。科学家因此推测电子并非构成实心球，而是嵌入其中。
原子的电中性表明其内部必有带正电的物质以抵消电子的电荷。
而原子的带电则说明其内部正负电荷比例不平衡，可能是正电荷稍微多一些，从而使原子整体带正电，反之亦然。
这时，科学家已经明白原子由电子和正电物质组成，便开始探索这些电荷是如何分布的，从而引发了对原子模型的各种假设。
例如，汤姆森提出的「葡萄干面包」模型认为原子内部的正负电荷均匀分布，就像面包中的葡萄干。
随后，卢瑟福通过α粒子散射实验，得出了原子内部有一个带正电的原子核，原子核外电子围绕着它运动，就像行星围绕恒星一样，服从圆周运动的法则。
卢瑟福时代的物理学对原子的理解仍基于经典力学。
但不久后，科学家根据麦克斯韦的电磁理论发现，绕原子核运动的电子会释放电磁波，这表示能量的损失。如果电子持续失去能量，按照行星绕恒星的理论，它们应该会坠向原子核，这一过程理论上在宇宙初期就应完成，使得所有原子核周围不可能有电子持续存在。
因此，需要一个新的原子模型来解释这一现象，此时波尔登场。波尔是真正将原子模型量子化的物理学家，他的理论使原子模型变得复杂难懂。
当时，普朗克的能量量子化理论及爱因斯坦的光电效应已被科学界接受。
1913年，波尔根据氢原子光谱提出了电子能级模型，认为电子在原子核外存在不同能级，并非类似行星轨道的连续过渡，而是跃迁式的，即电子在吸收一定能量后可以从一个低能级直接跃迁至高能级。
波尔的原子模型提出后，新的问题随之浮现。
既然一切由原子构成，原子又由原子核和电子构成，那么电子和原子核的构成是什么？
电子的研究早已开始，一直持续至波尔模型提出。但科学家们发现，电子吸收的能量是量子化的，推测电子不应有内部结构。
若电子有内部结构，则其吸收和释放的能量无法完全对应光谱，因为内部结构可能「吞噬」部分能量，导致光谱与电子能量跃迁的线性关系无法匹配。
因此，从那时起，物理学家基本上认为电子是最基本的粒子，不再寻求探索其内部结构。
尽管卢瑟福最早发现了原子核，但对于原子核的内部结构却一无所知。
同时，卢瑟福的散射实验已表明，原子核的质量远超电子，很可能拥有更小的内部结构。
已知原子核带正电，如果原子核具有内部结构，则这些正电荷应来源于内部物质。
我们现在知道，原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成。
由于中子不带电，当时很难观察到它们，曾误以为原子核仅由质子构成。
实际上，质子的存在早在卢瑟福的散射实验中就已确定，他将原子核称为质子，当时认为原子核即质子，因此探索原子核的内部结构就等同于研究质子的内部结构。
卢瑟福意识到，如果原子核仅由质子构成，则会出现原子质量不守恒的情况。
当时卢瑟福预测原子核内还有一些不带电荷的中性物质，这些物质承担了部分原子质量，但缺乏实验证据。
直到1932年，科学家在硼-10撞击氮-13的实验中发现了原子核中的不带电的粒子，即中子。
这时，物理学才明确原子核由质子和中子组成。
新的问题随即出现：质子和中子是否有内部结构，它们由什么构成？
随后是夸克的登场，我们现在知道夸克具有「色荷」特性，因此研究夸克间的相互作用也被称为量子色动力学。
由于夸克的发现较晚，量子色动力学直到上世纪60年代中期才开始取得进展。
夸克的发现过程十分
复杂，没有深厚的物理背景可能难以理解。
我计划后续专门撰写一篇关于夸克发现过程的文章。
本文仅简单概述了夸克发现的思路。
当时物理学家虽发现了质子和中子，但它们并不特别稳定，有时会相互转化，即质子在某些条件下会变为中子，反之亦然。
基于简单的哲学观念，物理学家认为：若一物质不稳定并能改变状态，则这种变化必受内部因素影响。
不可再细分的物质应是稳定且不变的，若能变化，则表明其内部存在更小的结构起作用。
最早从理论上预测夸克存在的是盖尔曼和茨威格，他们于1964年提出了相应的夸克模型。
直到1968年，在斯坦福线性加速器中心的深度非弹性散射实验中发现了质子内的更小点状物，从而确认质子具有内部结构，这些点状物即夸克。
夸克是否有内部结构？
现代物理学的观点是：没有！
夸克被视为最小的物质单位，属于基本粒子。
在标准模型中，基本粒子代表了物质的最小单元，无法再细分，因此物质的细分终结于夸克。或者更严格地说，在目前的物理框架下，夸克的内部结构是未知的，或可能是未证实的弦。
许多人可能难以接受物质仅细分至夸克的观点，无论从感性还是理性角度。
为何物理学家认为夸克不可再细分？
这与四大基本作用力有关，基本力因其在宇宙中的基础性相互作用而得名。
所有宏观世界的力学现象都可追溯至这些基本力，若基本作用力有更深层机制，则不再称其为基本力。
例如，摩擦力和弹力本质上是电磁力的宏观表现，摩擦力之所以非基本力，是因其深层原因即电磁力。
地球绕太阳的向心力亦非基本力，仅是引力的一种表现。
因此，基本力的传递必须由基本粒子承担。如果基本力的传播子非基本粒子而是复合粒子，则复合粒子内部必有其他力作用，这些所谓的基本力便不再是基本力。
我们已知，电磁力的传播子为光子，它是基本粒子。
弱力的传播子为W和Z玻色子，同为基本粒子。
强力的传播子为胶子，亦是基本粒子。引力的传播子为引力子，尽管未发现，科学家坚信其为基本粒子，并在标准模型中为其预留了位置。
这些与夸克是否可细分有何关联？
不可细分表明夸克是基本粒子。
因为电子能辐射光子，并作为最初的诞生途径之一。
光子作为基本粒子，表明电子亦必须为基本粒子，若电子非基本粒子，则辐射光子必由其内部引发，电子便非光子最初的辐射源，目前无证据显示电子有内部结构。
理论上，基本力的传播子的生成应由同级别粒子引发。
基本粒子之间的相互作用应为同级别，若非同级别，则基本粒子应与复合粒子的内部结构互动，而非与复合粒子本身互动。
再考察弱力和强力。
科学家发现，这两种基本力的作用均发生在夸克级别，夸克的味变触发了弱力，夸克间的禁闭由强力引发。
因此，有充分理由认为夸克是基本粒子，且不可再细分。
在文章的结尾，必须强调：所有推测均建立在现有物理框架之上。
若未来发现夸克有更小的物质成分，将彻底颠覆标准模型，并可能导致弱力和强力被排除出基本力。
这将彻底重写标准模型中的基本粒子。
实际上，我个人更希望这种情况发生，如果科学仅按照人类的简单美好观念发展，物理学将在牛顿时代告终，也就不会有今天的量子力学和相对论，我们自然无法享受这些理论带来的科技成果。
