引言

你还记得吧，在我们每个人小时候，寒冷的冬季，我们和爸爸妈妈围坐在火炉旁边，听他们讲述着"永远也切不完蛋糕的故事"。故事的结局就是无论你切多少刀，只要是平分切割，手里的蛋糕是永远也切不完的。

长大以后我们意识到，客观世界的物质确实是难以分割完的。我们都知道人是由细胞组成的，而细胞是有一个个原子组成的。古希腊哲学家和近代科学家们都以为原子是世界上最小的物质了，是无论如何也不能分割的。然而，随着现代物理学的发展，人们使用大型粒子对撞机，这个"显微手术刀"，将原子也进行了神奇的"切割"，人们发现了电子和原子核，随后又切割了原子核发现了组成原子核的质子和中子（被称之为强子）。切到这里，科学家们欣慰地认为应该找到神秘宇宙的基本粒子了。

然而，对质子和中子的研究过程中，人们有发现了目前最为微小的粒子——夸克。今天故事的主人公就是构成物质的基本单元"夸克"。

夸克的前世今生

探究宇宙的本质，寻找客观世界的基本粒子，一直是科学家们的执着梦想。自古带哲学家到现在的物理学家、天体物理学家和宇宙学家们，都在孜孜不倦地观测和探索者。大自然总不会让我们失望，却总会遮遮掩掩不告诉我们事实的真相。夸克的发现和命名就是这么神奇和令人激动。

19世纪末期，居里夫人用"手术刀"打开了原子的大门，证明了原子不是物质最新的粒子单位。随后，很多科学家奋起钻研很快发现了电子和质子。在1932年，中国人还在艰苦抗击日寇侵略的时候，物理学家詹姆斯·查德威克幸运地发现了中子。他认为中子可能是最下的粒子，然而随着粒子加速器的发明和发展，人们有机会试用更为精细的"手术刀"，来继续尝试物质切割故事了，因此，夸克正式登上物理世界的"舞台"。

夸克是物理学家盖尔曼根据詹姆斯·乔伊斯的小说《芬尼根的守灵夜》中句子："向麦克老人三呼夸克"，因此这类神奇的粒子就有名字了。夸克的英文名为"quark", 它是参与强相互作用的基本粒子，也是宇宙万物的基本构成单元，姑且这么认为吧，或许过几年，还会发现更小的粒子。夸克是一类微粒的总称，有的科学家最初称之为"层子"，这些夸克们相互作用，或者在某种力的作用下结合从而形成"强子"。强子也是一类粒子的总称，其中最为稳定和著名的粒子是质子和中子。

詹姆斯·乔伊斯

不能独善其身的夸克

夸克是微观世界中最为"孤独"的一类粒子，因为它从来就不能单独被分离出来，或者被人类直接观察到，人们只能在强子里面找到它，或者间接证明它是存在的，人们称这种现象为"夸克紧闭现象"。尽管目前认为夸克是构成物质的基本单位，但是可怜的夸克却不能"独善其身"，也不能正大光明地出现在人们面前。

目前，物理学家发现夸克家族成员总共有6味，分别是上（u）、下（d）、奇（s）、粲（c）、底（b）及顶（t）等，不同味的夸克在弱相互作用力的诱导下可以转化为其他夸克。

夸克家族成员

研究夸克的价值

人们为什么要研究物质的基本粒子呢？为什么千方百计的要用手术刀切割这些粒子呢？夸克家族的发现，尤其是顶夸克的发现，对于科学家理解宇宙大爆炸以及了解大爆炸发生的瞬间是如何演化的。因为在宇宙大爆炸的一瞬间（-12秒~10秒）产生的高热会产生大量的夸克，其中顶夸克居多，不过很快这些夸克就湮灭了，或者形成强子，飞向宇宙空间。

有科学家研究显示，很多恒星在演化的末期可能会变成"夸克星"，换句话说，在恒星由于自身质量不断坍缩的时候，会将夸克挤压出来，或者不断将夸克挤压出来，最终类似太阳大小的恒星，会坍缩为直径7-8公里的"夸克星"，虽然很小，但是依然光芒万丈。

夸克

研究夸克，或者说证实夸克的存在，是有助于科学家更好地理解宇宙，理解我们身处的世界是否是客观的，是否真实的存在。

关于夸克的几个神奇现象

不携带整数倍电荷

夸克是目前已知唯一一种基本电荷为非整数的粒子，也因此很多物理学家认为夸克只是碰巧符合了理论观测结果，它们是否存在呢？不一定。

自由旋转

夸克就行星系中的天体一样可以围绕一个中轴自转，科学家称之为"自旋现象"。但是科学家基本认为夸克是"点粒子"，如果有自旋现象的话，就自相矛盾了，这个比喻还是不太合适的。不同味夸克也是根据电荷和自旋现象进行命名和区分的。

弱相互作用

夸克和反夸克之间，通过弱相互作用力进行转化和衰变，这种神奇的现象说明，宇宙间达到恒星和黑洞，小到夸克这些粒子都有着基本的生生灭灭规则。

可能设定宇宙的命运

如果在所有已知粒子中，顶夸克的质量比人们预期的重，则可能预示着宇宙将在未来的100亿年内逐渐消失。如果顶夸克比预期的轻，那么宇宙空间中携带的能量可能会崩溃，人类将会有灭顶之灾，换句话说就是被所谓的"玻尔兹曼大脑"所主宰。通俗的说，宇宙中所有的智能思想都可能为没有实体的大脑，我们拥有一套完整的记忆，但是这些记忆缺失混乱的随机产生的。人类的饿进化也就是一种混乱无序中出现的有秩序，每个人的思想都不可信，或者说不客观。我们的世界观和科学大厦就坍塌。

结语

对宇宙中物质的基本粒子的研究是一个有趣而又危险的工作，有科学家就警告说不要试图去创造某种粒子，这种行为可能会导致宇宙末日或人类文明的末日。比如，刘慈欣在科幻小说《微观尽头》中提到的。

宇宙探索和微观粒子分离研究征途中都充满了人类探究物质本源的决心和信心，我们也最终将在这个探索过程中勇往直前。