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对诡异的“虚拟”粒子我们欠我们的存在吗？

2026-07-17 10:55阅读：

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对诡异的“虚拟”粒子我们欠我们的存在吗？
当考虑什么构成一个人体时一个物理学家钻进超越原子水平之外。专栏作家钱达·普雷斯科德-温斯坦探索允许我们被弄成的刚好不真实的一起悬着的粒子材料。
新科学家 By Chanda Prescod-Weinstein
14 July 2026
Physics
对诡异的“虚拟”粒子我们欠我们的存在吗？
你被恒星材料弄成？进一步向下钻。PhotoJunction / Alamy Stock Photo
今年十月，我将在《新科学家》杂志直播节目讲关于暗物质的
奇迹——这种不可见的统治星系的物质。 当我给出像这个一样演讲时我强调暗物质和可见物质即我们被弄成的材料之间的差异。 为强调这一点，我着重人类是一个夸克和电子的集合体——就像宇宙中的大多数东西一样。 这或许是一种描述人类的滑稽方式，人体我们往往认为本性上生物学的。 如果你询问生理学家一个人类由什么弄成他们可能的说某些像我们约60%为水、20%为碳元素，加上一点其他物质。换言之，我们最主要是氢和氧。
这技术上是正确的，但一个生理学家视它与一个物理学家有点不一样的——后者钻进超越原子水平之外。 考虑氢原子：最简单的原子。以它的最基本的形式氢是由一个它核内的质子、有一个在轨道中的电子组成；氢还能有一个或多个中子。同时氧在它的原子核有八个质子、最多达八个电子以及多达二十个中子。 每个原子元素都是这些亚原子粒子的一些组合，因此你可能认为一个粒子物理学家会回答：“人类由质子、中子和电子构成” 。
但这些东西的一个不像其他的：电子是基本的且不可分割的粒子；质子和中子通过对比是复合粒子。一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，而一个中子是相反的两个下夸克和一个上夸克。一个夸克像一个电子一样不能被分解为更小的任何东西。因此，回到人类由什么弄成这个问题，我已经频繁的告诉了人们我们是夸克和电子的集合体。
就像我已经巡回宣传了我的新书《空时的边缘（The Edge of Space-Time）》一样，我已经开始来思考更多关于是否这是这种情况的一个公平渲染。有另一个我应该包括的粒子——或许吧。复杂性部分来自夸克如何被一起束缚。夸克独特的永远不靠它们自己存在，它们总是与其他夸克结合；它们的最稳定结合是我们知道的质子和中子的三个夸克结合。有许多其他三夸克复合粒子以及双夸克和五夸克结合，但所有它们是不稳定且短寿命的。但你永远不会看到的是一个孤立的夸克，这是因为强力工作的方式。
强核力将夸克把持在原位是如此强大以至于如果我们试图从一个质子拉出一个夸克涉及的能量将足狗来创造另一个夸克和一个反夸克——后者有效的是一个夸克的反物质版本：质量相同，电荷相反。最终，夸克仍被某些东西束缚毕竟永远不能逃脱——这是因为另一种粒子：胶子。
是的，我们有将夸克粘住的粒子叫胶子！ 因此你可能认为我应该真的告诉人们人类是电子、夸克和胶子。 强力发生因为夸克经由胶子相互作用，因此在成分表内包括它们似乎有意义的。 但有一个毛病：胶子与夸克和电子略有不同，因为它们不是真实的
这不是一个拼写错误。 胶子在把持物质在一起中起一个有意义的物理角色，但它们也是彻底的“怪东西”：它们没有有意义的物理存在。 事实上我们叫它们“虚粒子”，因为它们是如此难以置信短暂活着以致它们毕竟不存在一样。 虚光子也在原子中蹦出为电磁相互作用的部分；我毕竟没有准备来断言人由光的粒子弄成。 因此，当我解释我们是电子和夸克的集合体时我留下胶子。
胶子的奇怪性也凸显其中“粒子”不是真的好的来谈论在一个原子内部发生什么的方式之一。 一个“粒子”的想法让人联想到一个微小的台球的图像； 但这种视觉隐喻当试图想象某些几乎不在那里的东西时不特别好的服务于我们。 因此，我将可能的坚持来说我们是夸克和电子的现象的集合体；但我猜测到十月时我们将都能实时看到是否我已经改变了我的关于包括这种难以捉摸又强大的胶子的重要性的思维。
https://www.newscientist.com/article/2579077-do-we-owe-our-existence-to-weird-virtual-particles/

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