第十一章 基本粒子
元：大也，始也，長也，氣也，這是中國古人對于萬物本源的理解。中國道學思想認為：“圣人以陰陽一統天地，有形者生于無形”。這個“無形”即是萬物皆始于“元”。
自然界的物體，大到日月星辰，小到灰塵微生物，究竟是由什么組成的，從哪里來的？古今中外一直是人們關注的焦點。早在西周初年，中國古人便提出萬物由“金、木、水、火、土”五種運動程式組成，這就是“五行說”。又有古人認為水是萬物之本原，被稱為“水成說”。也有古人認定是某種抽象的東西演變出具體的自然事物，這就是“元氣說”。元氣說一直是中國古代最重要的關于物質結構的思想，正如原子說一直是歐洲人最重要的物質結構思想一樣。
“元氣”是中國古代的哲學概念，指產生和構成天地萬物的原始物質。據《說文解字》對“元”的解釋：“元”通“原”,“始也”，指天地萬物之本原（如圖38）。在中國古代哲學史上，元氣學說是人們認識自然的世界觀，其產生可追溯至老子之“道”學思想，基本形成于戰國時期宋钘、尹文的“心氣說”（即“氣--元論”)，發展于東漢末年王充的“元氣自然論”及北宋張載所倡之“元氣本體論”。
元氣學說以元氣作為構成世界的基本物質，以元氣的運動變化來解釋宇宙萬物的生成、發展、變化、消亡等現象。這種哲學思想在中國古代哲學史上占有極重要的地位，并對自然科學的發展產生了深刻的影響。元氣學說作為一種自然觀，是對整個物質世界的總體認識。因為人的生命活動也是物質運動的一種形態，故元氣學說在對天地萬物的生成和各種自然現象作解釋的同時，還對人類生命的起源以及有關生理現象提出了見解。中國古人基于元氣學說對人類生命的認識即是“元氣論”。元氣論對中醫學、氣功學理論體系的形成和發展，都產生了極大的促進作用。
圖35-1的符號描述了“口”里面的“·”或“-”即是萬物的本源，“日”即是宇宙誕生的母體（詳見第一章）；圖35-2的符號描述了下半部分的“卩”來源于最上方的“·”或“-”，即“實物”起源于“元”；圖35-3會意了“氣”來自于位于哪些“點”最上方的那個“·”；圖35-4會意了“氣”無形，與微小的物質“米”或“·”相關。
“元”可視作組成某一個層次空間的基本粒子。這些基本粒子可以理解為無形的，但也可以理解為有形的，有形與無形是相對于空間層次而言的。由這些基本粒子組成的系統成為一個空間，而在這些基本粒子之內則為另一個世界（空間）。而每一個空間由其內部起主導作用的粒子和場所定義。在我們人類所生存的宇宙空間內，我們可以把由萬有引力場所作用的范圍視為一個空間，把化學意義上的物質最小單位 -- 原子視為基本粒子，把宇宙視為一個系統，這就是道學所述“氣、形、質”的含義，也是“一、二、三和萬物”一個具體實例。相對地我們也可以把分子、星球、太陽系、銀河系視為基本粒子。
如果我們不去相對地認知基本粒子，那必將陷入粒子大小無窮無盡的深淵，如果我們不把空間以層次來劃分，那也必將陷入維度之困惑。所謂粒子本質上就是一個系統，一個空間；所謂維度實質上是某一周期系統內時間和空間的總和；所謂“大”實質是空間之“突破”，所謂“小”實質是空間之“基本”，大小的本意是極限。
前面我們已經提到了《列子·湯問篇》的表述：“無則無極，有則有盡，朕何以知之？然無極之外復無極，無盡之中復無盡。無極復無無極，無盡復無無盡，朕以是知其無極無盡也，而不知其有極有盡也”。這里描述了“太極”是多層次且無窮無盡的，也是在闡述空間和粒子的無極無盡。
原子（atom）是一個物理概念，科學家把原子定義為：化學反應不可再分的基本微粒。原子由原子核和繞核運動的電子云組成。在人類所生存的空間里原子可視為構成物質的最小單位，也稱為元素。已知的元素有118種，如氫、鐵、金等等，這些都是組成世界萬物的基本元素。元素的種類和性質取決于原子核內質子和中子的數量。原子直徑的數量級大約是10的 -10次冪米。原子的質量極小，一般為10的 -27次冪千克。原子的質量主要集中在質子和中子上。原子核外分布著電子，電子躍遷產生光譜，電子決定了一個元素的化學性質，并且對原子的磁性以及原子進而組成分子有著很大的影響。
根據質子和中子數量的不同，原子的類型也不同，質子數決定了原子屬于哪一種元素，而中子數則確定了原子是此元素的哪一個同位素。質子數（Proton number）就是質子的數量，質子數=原子核電荷數=原子核外電子數=原子序數；質子數+中子數≈相對原子質量。不同數量的質子、中子組成了不同的元素。
以氫原子為例：氫元素的原子含有一個正價的質子與一個負價的電子，他們被庫侖定律束縛于原子內。一個水分子包含了一個氧原子和兩個氫原子，一滴水中就有2萬億億個水分子，這其中包含了4萬億億個氫原子，可見氫原子有多么微小。如果把氫原子的大小比作一個地球的體積，處于外圍的電子就只有一個足球那么大，處于中心位置的質子的體積大約也只有直徑為150米左右的球體那么大，兩者之外的部分基本都是“虛無”的空間。但氫原子是穩固的，就像宇宙是穩固的一樣。我們沒有必要擔心那些電子會無緣無故地逃逸，就像沒有必要擔心地球會逃離太陽系一樣，組成這些空間的場嚴格界定了空間的層次，使不同層次的空間井水不犯河水。
其實電子和質子的直徑長度也并非是物理學中最小的單位，物理學概念上最短的距離是普朗克長度。截止到目前，量子力學認為人類所生存的宇宙空間中的物質小到這個幅度上就不可分割了，因此普朗克長度也被認為是宇宙最小長度單位。普朗克長度指的是光子在一個普朗克時間中走過的距離，大致為1.6乘以10的-35次方米，或者一個質子直徑的10的22次方分之一，它是一個相對于人類的感知來說小到難以置信的數字。
我們可以直觀地比較一下：如果我們把一個普朗克長度看作一個身高1.8米的人的高度，那么一個質子的直徑的長度要比銀河系的16萬光年直徑還大很多。而氫原子的直徑又比質子大了約10萬倍，相對于這個1.8米高的人來說，氫原子的直徑就堪比可觀測宇宙的直徑了。相對于量子物理學中認為的宇宙中物質的最小體積單位，氫原子簡直就如同一個宇宙。顯而易見，決定“氫原子”這個宇宙空間的場肯定不是萬有引力場。
原子構成分子，而分子組成的物質中同種電荷相互排斥，不同種電荷相互吸引。原子是穩固的，同樣分子也是穩固的，要想破壞這些穩固的結構，必須擁有遠遠超過相對于本層次空間而言的超能量。原子被定義為：在化學反應中不可分割的最小單元，這恰恰說明了這一空間的躍遷需要不一般的能量，也為這個層次的空間劃分了極限和邊界。場是傳遞能量和力的介質，場也是形成基本粒子的原材料，基本粒子就是被封閉固化的場。
【元】“兀”如圖38-1除去最上面的“·”或“橫”，辭海的解釋是：①高聳特出貌；②渾然無知貌；③靜止貌；④猶還。符號會意：來源于基本元素并在法則下存在的事物。但由于沒有上方的“點”或小橫線“-”，“兀”是在重點會意：失去了本元的“指引”而處于靜止狀態。而“元”符號則重點會意“兀”來源于上面的那個“點”或小橫線“-”，那里才是“元”。
【原】如圖38-2符號如今寫作“原”，古代通“元”。位于符號正中間的“·”即是“原”或“元”，位于“·”下面的多個“、”則代表“氣”。符號會意了“元”和“氣”之間的關系，即“氣”來源于“元”。位于符號外圍的“框”會意了“元”的某種封閉特性，描繪了空間尚未突破。可見，甲骨文符號所會意的“元”是一個“·”，它沒有結構，沒有形狀，也沒有質量，而對于“形”和“質”，甲骨文則描述出了“結構”等多種因素。
【素】“幺”如圖38-4，辭海解釋是：①幼小，排行最末的；②微小。“幺”符號用兩個相接的“宇宙單元”也即“元”會意：“幺”是一個微小的結構系統。“素”（如圖38-3），辭海解釋是：①白色生絹；②質樸，本色的；③根本；④構成事物的基本成分等。甲骨文“素”符號描繪了微小的結構單元以及這些結構兩端萌發的“鍵”和作為成熟的結構所呈現出的特性，并在符號兩側會意了能量的存在。由此，“素”符號會意：含有基本結構的微小系統，含有能量并具有物理特性。
【系】系統之“系”，體系之“系”。如圖38-5的符號會意：“系”由多個“素”關聯而成。在第五章里，我們對“系統論”已經有了初步的了解。一些思想家和未來學家對系統的概念描述還包括了：系統是一個動態和復雜的整體，是相互作用的結構和功能的單位；系統是能量、物質、信息流不同要素所構成的；系統往往由尋求平衡的實體構成，并顯示出震蕩、混沌或指數行為；一個整體系統是任何相互依存的集或群暫時的互動部分。系統是普遍存在的，從基本粒子到河外星系，從人類社會到人的思維，從無機界到有機界，從自然科學到社會科學，系統無所不在。
與不同的質子數量和結構組成的原子核成為不同的元素一樣，不同的氨基酸數量和結構則組成了不同的蛋白質，進而成為有機系統。
氨基酸為構成蛋白質的小分子。氨基酸是含有堿性氨基和酸性羧基的有機化合物，化學式是RCHNH2COOH。羧酸碳原子上的氫原子被氨基取代后形成的化合物。氨基酸分子中含有氨基和羧基兩種官能團。與羥基酸類似，氨基酸可按照氨基連在碳鏈上的不同位置而分為α-，β-，γ-，w-...氨基酸，但經蛋白質水解后得到的氨基酸都是α-氨基酸，而且僅有二十二種，包括甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸等等，它們是構成蛋白質的基本單位。這些蛋白質則進一步組成人體的各個器官和組織，具有了各自的功能，完成各自的使命，就像是哪些原子組成了分子并進而成為各種無機物系統一樣。
以上我們以原子、氨基酸為例，描繪了基本粒子之外的空間，包括有機體空間。同樣我們可以把原子核內部的世界視為一個空間，這個空間是由強作用力場的主導作用所定義的，在這樣的空間里組成強子的夸克則是組成空間的基本的粒子。
夸克（英語：quark）是一種參與強相互作用的基本粒子。夸克互相結合，形成一種復合粒子叫作強子。強子中最穩定的是質子和中子，它們是構成原子核的單元。由于一種叫“夸克禁閉”的現象，夸克不能夠直接被觀測到或是被分離出來，只能夠在強子里面找到。迄今為止，夸克仍然是一種推測，人類不曾看到單獨存在的夸克，夸克似乎總是老老實實地存在于它本該存在的空間之內。
基于夸克的理論認為（科學界對于質子、中子等強子內部的世界具有爭議，但在空間層次上是一致的）：質子由兩個上夸克和一個下夸克通過膠子在強相互作用下構成。中子是由兩個下夸克和一個上夸克組成。膠子則是傳遞夸克(Quark)之間強相互作用的粒子。與帶電粒子間的電磁相互作用是通過交換光子而實現的進行類比，具有色荷的夸克之間的強相互作用是通過交換膠子而實現的，所不同的是，光子不帶電荷，光子本身不能放出或吸收光子；膠子具有色荷，膠子之間也有強相互作用，膠子本身可放出或吸收膠子。
由此我們看出了帶電粒子之間的作用和原子核內部夸克之間的作用的相似性：帶電粒子之間的作用交換光子，而夸克之間的作用交換膠子，且光子和膠子類別和功能接近，膠子就像是另一個空間里的光子。由于我們人類生活在原子之外的空間，我們的眼睛可以感覺到光子，卻無法感覺到在原子核內部且不能獨立存在于質子外部的膠子。這一定程度地說明了空間的層次特性。或許我們已經接近了人類所生存的空間的“小”的極限，但與此同時還不知道“大”在哪里。
【米】如圖36-1的甲骨文符號如今寫作“米”。“米”在中文辭海之中有“喻極少或極小的量”的意思。從符號結構上看“點”和“線”成對稱分布，符號會意了組成物質的極小單元的結構，這些描述就像是在給原子核中質子、中子和夸克、膠子畫像。
【貝】如圖36-3的甲骨文符號如今寫作“貝”。“貝”符號提示我們，“貝”里面具有完善的“微觀結構”，尤其是左邊的符號，像是一個“原子核”。符號會意出了這個結構的穩固性質，其中第四個符號以最下面的兩個“、”支撐起了上面的結構，似乎在會意“具有質量”。
空間就像是像浮出海面的小島,從空中看來是個小島,但從深海底來看,卻是連接地球的巨山，并或許如此無窮無盡，循環往復。自遠古以來人們就在探討物質有沒有共同的基本單元。19世紀末，人們仍認為這種共同的單元就是原子；直到1896年放射性被發現和 1897年電子被發現之后，人類對物質構成的認識才前進了一大步。1932年中子的發現，使人們認識到各種原子都是由電子、質子和中子組成的。當時人們把這三種粒子和光子稱為基本粒子，20世紀40年代以來，研究它們的性質和運動規律，逐漸發展成為物理科學中的一門獨立學科——粒子物理學。
1973年三位物理學家用數學模型解釋了夸克的“漸近自由”現象。這三位諾貝爾獎獲獎者提出的理論認為，強作用力會隨夸克彼此間距離的增加而增大，因此沒有夸克可以從原子核中向外遷移獲得真正的自由。這些夸克會永久地被結合在一起，因此不可能找到單個的夸克。同樣根據“漸近自由”理論，強作用力會隨夸克間距離變小而減弱，這就意味著約束在質子等內部的夸克，在彼此距離足夠小時，將近乎自由地進行運動。他們的這個發現與人類感知常識的相互吸引力是完全相反的。這說明“夸克”的空間是有極限的，是不可以突破的，就像是“光速”不可以突破一樣，就像是物質越接近光速其運動質量越接近無窮大一樣。不排除夸克領域的“漸近自由”和“夸克禁閉”現象實質上與人類生存空間的極限 -- “極大”、“極小”是同理的，只不過是觀測上好像有什么不同。
當人們打開物質（空間）的每一個層次的時候，都有很大的能量應用價值。例如從分子到原子，從原子到原子核。人類顯然對打開分子所得到的化學能量（石油、煤炭、天然氣等）不夠滿意，認為打開原子核所釋放的核能更具有誘惑力。如今人類已經成功開發利用了核裂變之能，并且正在加緊研究可控核聚變，想制造出另一個“太陽”。不僅如此，粒子物理學家們還在想：假如人類能夠看到這些自由夸克，人類就可以合理地利用夸克里面的強作用能，或許那個能量比核能還要大得多……。如果有一天人類能夠充分認識基本粒子及相互的作用力并掌握和利用“粒子能”，那么人類更是了得，穿越了幾個空間層次。
粒子物理學家們還認為，利用粒子物理還可以進行令人神往的宇宙學的研究，探尋宇宙早期的演化。宇宙剛剛形成的瞬間，只是以基本粒子狀態存在，研究夸克等基本粒子，將可以幫助科學家回溯宇宙的初始階段，從而了解宇宙由過去到現在的演化歷程。
運動產生質量，質量或許來自根本就無所謂質量的“結構單元”的運動，來自某種“虛擬”。人類所感知、觀測到的基本粒子的質量或許恰恰來源于基本粒子內部要素的運動和轉化，這種粒子內部的運動使處于外部的人類認為這些粒子好像“很重”。處于運動之中的空間單元是能量也是質量，是“無形”也是“有形”，甲骨文“行”、“質”、“能”、“風”等很多符號均會意了運動與質量和能量之間的關系。
【質】如圖8-1的甲骨文符號如今的漢字寫作“質”。在辭海中的意思主要有：①質地；②性質、本質；③作為保證的人或物。這樣的解釋不能令人滿意，因為實在是用“質”解釋“質”，只是讓人感覺到“質”里面確實有一些實在的成分存在。那么到底是什么組成了“質”呢？
仔細對比如圖8-1的三個符號，我們發現它們都包含如圖8-2的“貝”符號（詳見圖36對“貝”符號的解釋）。圖8-1的第一和第三個符號包含如圖8-3的符號，這個符號如今寫作“彳”，是漢字偏旁，表示“運動”，圖形也隱含著“氣”的屬性，也即信息屬性。圖8-1的三個符號上方都含有代表能量的符號。由此可以得出如下的結論，甲骨文“質”符號會意：“質”含有結構、運動、能量和信息，“質”是這些屬性之間相互轉化的結果。（甲骨文對于“能”和“風”參見第六章圖28）
質量（物理名詞）從何而來？當今科學界有一種解釋認為，物質的本質是單位空間的運動。單位空間的運動產生質量，質量和能量之間的轉換關系是愛因斯坦著名的：E=mc2，m=E/c2。物質的本質是沒有質量的空間（如量子）接近光速的運動。世界是由物質構成的，物質通常是有結構的，物質結構在層次上具有基本單元。超弦/M理論和圈量子引力從不同的側面，對量子引力的本質和規律作出了一定的揭示，它們在普朗克長度（10^-33厘米）領域一致地得出了空間量子化和物質微觀結構基本單元存在的結論。
這實際上是在說：物質就是空間，而空間是不連續的，是單元化的，是一個一個的微小單元鏈接而成。空間不“空”，實物不“實”，“有形者生于無形”，這恰恰是道學的基本觀點淋漓盡致的體現。
事實上我們可以把任何一個具有特定結構和功能的系統視作一個空間，而每一個空間由其內部起主導作用的粒子和場所定義。這就是說所有的物質，包括意識領域的很多結構，不論它存在于哪一個層次空間，均是由實物和場所組成的。
“物質”一直在爭論中保持著存在。人類在不同階段對于“物質”有不同的理解。近代科學界認為，物質為構成宇宙間一切物體的實物和場。例如空氣和水，巖石和土壤、食物和棉麻，煤炭和石油，各種金屬以及人工合成的各種纖維、塑料等等，都是物質。人體本身也是物質。除這些實物之外，引力場、電磁場等也是物質，它們是以場的形式出現的物質。
“場”是指某種空間區域，其中具有一定性質的物體能對與之“不相接觸”的類似物體施加一種力。例如，一個有質量的物體由于引力場的作用能對所有其他有質量的物體產生引力。同樣，一個帶電物體對其他帶電物體施加一種力（吸引力或排斥力）等等。
【物】如圖5-1的符號現在寫作“物”,讀音為[wù]。在中文辭海中的解釋主要有：①事物；②內容、實質；③泛指顏色；④中國古代哲學概念。
圖5-1的“物”符號分上下或左右兩個部分。上或左的部分是如圖5-2的甲骨文符號，現在的漢字里寫作“勿”，讀音與“物”相同，是“否定”的意思。那個彎曲且帶有分叉的線條代表具有結構的實物，而那些分散且方向一致的“丿”則代表“場”。這個符號重點會意的不是那個“彎曲的線條”，而是在會意那些“丿”；而圖5-1中下或右的部分“牛”在甲骨文里代表一個已經具有“系統特性”的、具有成熟結構的實物。如此我們可以詮釋甲骨文“物”符號在向我們會意：物是由實物和場組成，并且已經具有成熟的結構。
實物之“實”在于結構，在于空間。在一些對甲骨文的解釋當中，完全從“象形”的角度出發，活生生地把“物”符號上半部分解讀為“帶血的刀”，下半部分讀為“牛”，而把“物”符號解釋成“刀殺牛”。但似乎“刀殺牛”怎么也跟“物”扯不上關系。
物包含實物和場。四千多年以前中國遠古時代的人們就已經認識到了這一點。而就在兩百多年以前，當世的人類仍然對此一無所知。按照這樣的描述，大到宇宙，小到基本粒子，微到基本粒子內部世界，凡事具有空間結構的存在均是物，而跟人類是否能夠感知得到無關。這便是道學哲學宏觀與微觀的統一。遠古時代人們并沒有任何數學、物理、化學理論體系和顯微鏡等實驗設備支持，理智一點的推測，應是閉上了眼睛感覺到的，“不理智”的推測，莫非他們受到了某種“智慧”的指引！
在道學看來，物是沒有大小的。漢字“大”的本意并不意味著宇宙即是大，“人”是萬物的老大，這樣的理解嚴重不符合道學思想，也嚴重脫離了甲骨文的本意。如圖37-1的甲骨文符號所示，“大”的本意是空間層次的突破（如圖37-1的第一個符號），是空間之上的空間（如圖37-1的第二至第五個符號）。同樣，如圖37-2所描述的，漢字“小”也并非在描述“看不見”的顆粒為小，而是在描述組成某一層次空間的基本粒子的結構。圖37-3的甲骨文符號如今寫作“微”，即微觀、微小，符號描繪了比“小”還小的粒子內部結構、能量和運動等要素，會意了在空間的底層進行的這些要素之間的轉換。
宇宙的總質量是多少？這或許即將成為一個類似腦筋急轉彎的問題。在宇宙這個“廬山”的內部看，以人類的視角看，似乎“重”得不得了，但如果在“廬山”的外部看，以“神”的視角看，或許接近于“零”，因為宇宙其實只是一個普通得不能再普通的基本粒子，它的質量要看它作為基本粒子是如何運動和轉化的。
單漁泉 2021年02月03日
于中國·成都·青城山
