“ 天体的温度、密度等物理状态变化的范围极广。天文学的主要目的之一是统一解释天体的层次化和各个层次的结构和演化。然而，应该以什么定律作为它的理论基础呢？天体是由原子、分子、离子、电子、光子、原子核等微观粒子所形成的巨大集团。所以有关这些粒子的运动和相互作用的微观规律，是描述天体现象的基本物理定律。宇宙中不存在完全孤立的不受其他粒子相互作用的例子。规律通常是通过所谓“因果关系”存在于世界之中。因果关系通过粒子之间的相互作用体现出来。这种相互作用有四种类型：电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用和引力相互作用。构成天体的物质，实际上多数都处于热动平衡状态，及热力学性质和化学组成。” 粒子和四种作用力 物理学和数学是天文学家用来阐明观测资料的最基本工具，用来建立天体的模型和探讨其基本物理机制。这并不意味着用已知的物理定律由演绎推理，可导出全部天文学。其一，物理学并非完整；其二，天文系统太复杂。天文学家需要依靠观测是使他们的理论推论不走入歧途。为此，我们需要了解物理学的结构框架，进而理解对天文学来说，物理学是如此的重要。下图是物理学结构的简明蓝图。由图可见，力学是全部物理学的支柱。它渗透到所有的自然现象中。20世纪力学的两大分支是狭义相对论和量子力学。  现在一般认为，全部通常形式的物质由两种基本粒子。——轻子和夸克所组成。 （a）轻子：包括电子。参与弱相互作用和电磁相互作用。 （b）夸克：构成质子和中子。参与强相互作用、弱相互作用以及电磁相互作用。 另外，轻子和夸克都受引力的影响。引力是普适起作用的唯一的力。轻子和夸克，两者都是费米子(自旋为1/2)。这些费米子具有四种不同的核。强(或色)荷、电荷、弱荷以及引力(或质量)。与此相对应的特性是，通过交换四种不同的玻色子而产生四种力(见下图)。下表是这四种相互作用的比较。  现在已知的轻子是三对六种。：电子及其中微子、μ轻子及其中微子、τ子及其中微子。夸克也是三对六种。：u（上）和d（下）夸克。s（奇）和c（粲）夸克。t（顶）和b（底）夸克。 夸克是基本粒子之一——强子的组成部分。但夸克也未必是物质结构的最小单元。他仍可能只是物质结构层次的一个单元。因此，我国物理界常称夸克为层子模型，并称强子由层子构成了的模型为层子模型。  本期给大家讲解的是宇宙物质的基本规律，在下期将为大家带来宇宙物质状 态。学好天文学不一定要从宏观现象开始。，只有了解了物质的微观层次结构，才能理解宏观的现象。 本期天文基础知识大讲堂到此就结束了。谢谢您的观看。 文字：韩骐鸿 图片：韩骐鸿 编辑：陶菲煊 |
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