本页目录（4 篇）
追寻人类开疆辟土的足迹（之五） 向基本粒子挑战
万物之源是什么？人们从古希腊时代便有了这个疑问。公元前７世纪的泰勒斯主张
万物皆由“水”构成。公元前５世纪的恩培多克勒认为是由“水”、“火”、“土”、
“空气”所组成。公元前４世纪的亚里士多德也同样建立了“四元素说”，之后出现的
企图把廉价金属提炼成黄金的炼金术便与这项假说有关。公元前５世纪左右，德谟克利
特把不能再加以分割的物质构成要素命名为“ａｔｏｍｏｓ”，他的想法和现在的理论
非常接近，不过有很长一段时间始终未被世人接受。
１７世纪中叶，英国的玻意耳把物质分割到不能再分割下去的东西称为元素，产生
了新的元素观。１８世纪后半叶，法国的拉瓦锡列出３３种元素。近代的元素观可以说
是在拉瓦锡手中建立的。
在拉瓦锡的“质量守恒定律”和法国普鲁斯特理论之后，英国的道耳顿在１９世纪
初叶提出了“原子说”。道耳顿的原子说虽不完全正确，但却和今天的理论有着密切的
联系。
原子里面有构造
１８９７年，英国的汤姆孙发现：真空放电之际，从阴极射出的阴极射线是带有负
电荷的微小粒子波，从而发现了电子。
１９１１年，卢瑟福在做用放射线轰击金箔的实验时，发现原子里面具有原子核，
而并非是“不能分割的东西”。１９３２年，英国的查德威克发现了中子。
在得知原子核是由质子和中子组成之后，人们便认识到不同种类的元素是由于构成
原子的质子、中子和电子的数目不同所造成的。
由于卢瑟福的实验利用的是能量很低的自然放射线，所以无法看到比原子核更小的
世界。
从１９３０年前后起，科学家开始利用粒子加速器进行实验，查德威克之所以能够
发现中子也是借助于粒子加速器的威力。粒子加速器的能量越高，越能探知更微细的构
造。随着粒子加速器的能量增加，微观世界逐渐展现在世人面前。
到达夸克和轻子
由于粒子加速器的发展，质子及中子的同类新粒子陆续被发现，这些粒子被命名为
“强子”，数量超过１００个，但若把这些强子依其性质加以分类，便可发现其中具有
某种规律性。为此，盖耳曼和茨威格在１９６４年分别提出了强子是由更基本的粒子“
夸克”所组成的理论。导入夸克之后，质子和中子的诸多性质及反应都能获得圆满解释
，质子之中有夸克存在于１９６９年获得证实。
目前，我们已经确认了有上下夸克等６种夸克及电子等６种轻子存在，这些夸克和
轻子被认为是物质的最基本构成单位。同时通过对基本粒子的研究，也了解到自然界中
的“弱力”、“强力”、“电磁力”、“重力”是物质之间最基本的四种作用力。
对基本粒子和宇宙起源的共同研究发现，四种力在超高能量状态有可能结合成一种
力。根据大爆炸理论，初生宇宙便是处于这种超高能量状态。大爆炸之后随着宇宙温度
的下降，首先是重力、随后是强力、电磁力和弱力各自分离产生。
统一电磁力和弱力的“电弱理论”已经完成，科学家正在研究加上强力的“大统一
理论”以及再加上重力的“超统一理论”。
１９９４年，唯一未被确认的“顶夸克”被美国费米国立加速器实验室找到了。近
年来，加速器及实验设施的不断改良所引发的物理学新闻不绝于耳。例如１９９７年，
根据日本“超级神冈”的观测结果，显示中微子可能具有质量等等。欧洲核子研究中心
正在建造的名为大型强子对撞机的加速器，预定于２１世纪初叶启动，希望能为我们解
开基本粒子质量及反物质的谜题。
图片说明：道尔顿一八零三年制成了原子量表，元素名的左边画有代表原子的符号
，右边写的是以轻原子质量为一时各个原子的质量。
卢瑟福于１９１１年发现原子并非终极的构成要素，２０世纪的基本粒子物理学在
卢瑟福这项发现之后不到１００年的时间内便到达了夸克和轻子。
进入２０世纪之后，首先是在原子之中发现原子核，进一步又发现原子核是
由质子和中子所构成，如今则推测质子和中子也是由夸克所组成。
欧洲核子中心的超大型加速器ＬＥＰ的全周长，白色圆圈的地底下约１００
米深处有个大约２７公里的环，２０世纪的基本粒子物理学随着加速器的大型化
而日渐蓬勃发展。
万物皆由“水”构成。公元前５世纪的恩培多克勒认为是由“水”、“火”、“土”、
“空气”所组成。公元前４世纪的亚里士多德也同样建立了“四元素说”，之后出现的
企图把廉价金属提炼成黄金的炼金术便与这项假说有关。公元前５世纪左右，德谟克利
特把不能再加以分割的物质构成要素命名为“ａｔｏｍｏｓ”，他的想法和现在的理论
非常接近，不过有很长一段时间始终未被世人接受。
１７世纪中叶，英国的玻意耳把物质分割到不能再分割下去的东西称为元素，产生
了新的元素观。１８世纪后半叶，法国的拉瓦锡列出３３种元素。近代的元素观可以说
是在拉瓦锡手中建立的。
在拉瓦锡的“质量守恒定律”和法国普鲁斯特理论之后，英国的道耳顿在１９世纪
初叶提出了“原子说”。道耳顿的原子说虽不完全正确，但却和今天的理论有着密切的
联系。
原子里面有构造
１８９７年，英国的汤姆孙发现：真空放电之际，从阴极射出的阴极射线是带有负
电荷的微小粒子波，从而发现了电子。
１９１１年，卢瑟福在做用放射线轰击金箔的实验时，发现原子里面具有原子核，
而并非是“不能分割的东西”。１９３２年，英国的查德威克发现了中子。
在得知原子核是由质子和中子组成之后，人们便认识到不同种类的元素是由于构成
原子的质子、中子和电子的数目不同所造成的。
由于卢瑟福的实验利用的是能量很低的自然放射线，所以无法看到比原子核更小的
世界。
从１９３０年前后起，科学家开始利用粒子加速器进行实验，查德威克之所以能够
发现中子也是借助于粒子加速器的威力。粒子加速器的能量越高，越能探知更微细的构
造。随着粒子加速器的能量增加，微观世界逐渐展现在世人面前。
到达夸克和轻子
由于粒子加速器的发展，质子及中子的同类新粒子陆续被发现，这些粒子被命名为
“强子”，数量超过１００个，但若把这些强子依其性质加以分类，便可发现其中具有
某种规律性。为此，盖耳曼和茨威格在１９６４年分别提出了强子是由更基本的粒子“
夸克”所组成的理论。导入夸克之后，质子和中子的诸多性质及反应都能获得圆满解释
，质子之中有夸克存在于１９６９年获得证实。
目前，我们已经确认了有上下夸克等６种夸克及电子等６种轻子存在，这些夸克和
轻子被认为是物质的最基本构成单位。同时通过对基本粒子的研究，也了解到自然界中
的“弱力”、“强力”、“电磁力”、“重力”是物质之间最基本的四种作用力。
对基本粒子和宇宙起源的共同研究发现，四种力在超高能量状态有可能结合成一种
力。根据大爆炸理论，初生宇宙便是处于这种超高能量状态。大爆炸之后随着宇宙温度
的下降，首先是重力、随后是强力、电磁力和弱力各自分离产生。
统一电磁力和弱力的“电弱理论”已经完成，科学家正在研究加上强力的“大统一
理论”以及再加上重力的“超统一理论”。
１９９４年，唯一未被确认的“顶夸克”被美国费米国立加速器实验室找到了。近
年来，加速器及实验设施的不断改良所引发的物理学新闻不绝于耳。例如１９９７年，
根据日本“超级神冈”的观测结果，显示中微子可能具有质量等等。欧洲核子研究中心
正在建造的名为大型强子对撞机的加速器，预定于２１世纪初叶启动，希望能为我们解
开基本粒子质量及反物质的谜题。
图片说明：道尔顿一八零三年制成了原子量表，元素名的左边画有代表原子的符号
，右边写的是以轻原子质量为一时各个原子的质量。
卢瑟福于１９１１年发现原子并非终极的构成要素，２０世纪的基本粒子物理学在
卢瑟福这项发现之后不到１００年的时间内便到达了夸克和轻子。
进入２０世纪之后，首先是在原子之中发现原子核，进一步又发现原子核是
由质子和中子所构成，如今则推测质子和中子也是由夸克所组成。
欧洲核子中心的超大型加速器ＬＥＰ的全周长，白色圆圈的地底下约１００
米深处有个大约２７公里的环，２０世纪的基本粒子物理学随着加速器的大型化
而日渐蓬勃发展。
硬水地区儿童易患湿疹
【路透社伦敦８月１４日电】英国研究人员今天说，生活在水质较硬地区的儿童患
湿疹的可能性较大。
对英格兰中部诺丁汉郡的小学生的一项调查发现，在家用水为硬水的地区，儿童患
湿疹的危险性较高。湿疹是一种令人又疼又痒的皮肤病。
这项发表在《柳叶刀》医学杂志上的研究报告发现，在硬水地区生活的小学生，有
１７.３％得过１年的湿疹，有２５.４％长期患湿疹；生活在软水地区的儿童，这两个
数字分别为１２％和２１.２％。
诺丁汉大学的这些研究人员说，由于硬水中的钙和镁直接起到了化学刺激物的作用
，因此使用硬水可能会加剧已经患上的湿疹并延长患病时间。
另一种可能的解释为，用硬水需要更多的肥皂或香波才能洗出泡沫，所以可能对皮
肤造成更大的刺激。
湿疹的可能性较大。
对英格兰中部诺丁汉郡的小学生的一项调查发现，在家用水为硬水的地区，儿童患
湿疹的危险性较高。湿疹是一种令人又疼又痒的皮肤病。
这项发表在《柳叶刀》医学杂志上的研究报告发现，在硬水地区生活的小学生，有
１７.３％得过１年的湿疹，有２５.４％长期患湿疹；生活在软水地区的儿童，这两个
数字分别为１２％和２１.２％。
诺丁汉大学的这些研究人员说，由于硬水中的钙和镁直接起到了化学刺激物的作用
，因此使用硬水可能会加剧已经患上的湿疹并延长患病时间。
另一种可能的解释为，用硬水需要更多的肥皂或香波才能洗出泡沫，所以可能对皮
肤造成更大的刺激。
控制高血压的关键是饮食
【中央社华盛顿８月１３日电】美国俄勒冈保健科学大学研究人员戴维·麦卡伦对
原来一般认为低盐饮食可以降低高血压的观念挑战。他表示，多蔬果的饮食会更有效。
麦卡伦说，如一般卫生当局所建议的，限盐以防高血压，是基于４０多年前“不充
分的科学根据”。但卫生当局说，现在断定盐对健康的影响还太早。
麦卡伦在８月１４日一期《科学》杂志上说，最新的研究结果显示，消费者多吃蔬
果和低脂乳品比减少食盐摄取量更能降低高血压。
麦卡伦在接受访问时表示：“我们现在所知道食盐的影响非常非常小。”根据美国
心脏病学会的报告，美国每４人中有１人患高血压。这是罹患心脏病和中风的主要原因
。
心脏病学会和其他卫生当局大都建议人们将食盐摄取量限制在每天约一茶匙半，藉
以降低血压。麦卡伦说，现在的科学立场已经改变，一般的饮食观点已使人们可以脱离
“美国人对用盐的紧张态度”。
他说，已改变的观念包括每天食用５到８份的蔬果和低脂乳制品。这也是一般建议
防止骨质疏松与结肠癌的饮食。
原来一般认为低盐饮食可以降低高血压的观念挑战。他表示，多蔬果的饮食会更有效。
麦卡伦说，如一般卫生当局所建议的，限盐以防高血压，是基于４０多年前“不充
分的科学根据”。但卫生当局说，现在断定盐对健康的影响还太早。
麦卡伦在８月１４日一期《科学》杂志上说，最新的研究结果显示，消费者多吃蔬
果和低脂乳品比减少食盐摄取量更能降低高血压。
麦卡伦在接受访问时表示：“我们现在所知道食盐的影响非常非常小。”根据美国
心脏病学会的报告，美国每４人中有１人患高血压。这是罹患心脏病和中风的主要原因
。
心脏病学会和其他卫生当局大都建议人们将食盐摄取量限制在每天约一茶匙半，藉
以降低血压。麦卡伦说，现在的科学立场已经改变，一般的饮食观点已使人们可以脱离
“美国人对用盐的紧张态度”。
他说，已改变的观念包括每天食用５到８份的蔬果和低脂乳制品。这也是一般建议
防止骨质疏松与结肠癌的饮食。
控制饮食可提高生命力
【路透社华盛顿８月１３日电】研究人员今天说，严格控制膳食可使生育能力得到
保持，从而达到延缓衰老的目的，这一发现最终会使科学家设法延长人类寿命。
有关这项研究的报告发表在《科学》杂志上。这项对果蝇的研究还表明，限制饮食
可以使繁殖能力保持到生命的最后阶段。
领导这项研究的戴维斯加州大学昆虫统计学家詹姆斯·凯雷说：“这可能会把我们
引入另外的领域，即人们可以操纵衰老的速度。”
在这项研究中，研究者比较了只吃糖的果蝇与食物构成──其中包括了生育所必
需的蛋白质──完全的果蝇的生育能力和寿命。他们发现，这些果蝇中存在两种类型
的衰老过程，相比之下，进食不足的那些果蝇生存的时间要长３至４个星期。
凯雷说，缺乏食物使得果蝇陷入等待状态，繁殖过程就得到了维持，这使衰老过程
放慢，从而带来了全新的生活。
以往的研究曾经指出，近乎饥饿状态的膳食安排与遗传因素一起，可以起到延长寿
命的作用，这在对老鼠进行的实验中特别明显。一些研究发现，减少热量的摄入可以使
实验动物的寿命延长４０％之多。但是在这项果蝇实验中，进食较少的果蝇不仅活得更
长，而且在生命即将结束时仍能繁殖后代。
保持，从而达到延缓衰老的目的，这一发现最终会使科学家设法延长人类寿命。
有关这项研究的报告发表在《科学》杂志上。这项对果蝇的研究还表明，限制饮食
可以使繁殖能力保持到生命的最后阶段。
领导这项研究的戴维斯加州大学昆虫统计学家詹姆斯·凯雷说：“这可能会把我们
引入另外的领域，即人们可以操纵衰老的速度。”
在这项研究中，研究者比较了只吃糖的果蝇与食物构成──其中包括了生育所必
需的蛋白质──完全的果蝇的生育能力和寿命。他们发现，这些果蝇中存在两种类型
的衰老过程，相比之下，进食不足的那些果蝇生存的时间要长３至４个星期。
凯雷说，缺乏食物使得果蝇陷入等待状态，繁殖过程就得到了维持，这使衰老过程
放慢，从而带来了全新的生活。
以往的研究曾经指出，近乎饥饿状态的膳食安排与遗传因素一起，可以起到延长寿
命的作用，这在对老鼠进行的实验中特别明显。一些研究发现，减少热量的摄入可以使
实验动物的寿命延长４０％之多。但是在这项果蝇实验中，进食较少的果蝇不仅活得更
长，而且在生命即将结束时仍能繁殖后代。