如何用乐高搭建一个宇宙？

编者按：粒子物理是怎么一回事？“上帝粒子”、夸克、“幽灵粒子”到底是什么？如果给你机会自己动手为粒子物理和宇宙建立模型，会不会对上述知识印象深刻？那么，试着用乐高积木来描述组成物质世界的基本粒子吧！乐高当然不是粒子，但是它可以提供一个有趣又吸引人的类比，帮助人们理解那个微观世界。虽然这个类比并不能完美地描述自然，但是却能让我们用最小的比例了解宇宙的全景。

首先，我们来了解物质的构成和模型搭建的规则：我们周围的所有物质都是由化学元素构成的，每种物质都是由某一类独特的原子形成的。古希腊哲学家德谟克利特提出所有的物质都可以分成更小的微粒，直到终成为不能分的粒子。他把这种组成物质的最小单元称为原子。在古希腊语中，原子的意思是不可分。德谟克利特的原子论一直延续到了18世纪，那时化学已经摆脱了点金术的阴影，开始成为一门主流科学。

有证据表明，纯化学元素间以质量的整数比发生反应，可以产生新的化合物。

英国的约翰·道尔顿提出化学元素是由更小的微粒原子构成的，每种化学元素都是由不同类型的原子构成。直到18世纪末期，人们一直认为道尔顿的新原子论是正确的，但是后来出现了奇怪的放射现象，说明原子并不像它们名字代表的含义那样不可分，它们可以分成更小的微粒。19世纪末期，科学家已经发现了100多种化学元素，每种都来自一类特殊的原子。

德米特里·门捷列夫将这些元素按照一定的规律放入周期表。元素周期表中具有相似性质的元素在一起，表示它们有一些共同的结构。

下面我们将深入原子内部，探究构成每个原子的粒子。约翰·道尔顿的理论告诉我们，世界并不像古希腊理论说的那样，它不是由一种类型的原子构成的。之后对电子和放射性元素的研究表明道尔顿所说的原子也是由其他粒子构成的。只有理解了原子是由更小的粒子构成的，现代元素周期表才有意义。

原子之所以有它们的原子量是因为内部有更小的粒子，而它们的反应则来自其他方面。原子核位于每个原子的中心，是由原子核——质子和中子构成的。原子核是一些化学元素的放射源。电子是位于中心原子核周围的云。电子参与和影响元素的化学反应。原子中电子的数量决定了化学反应的周期性。

构成质子和中子的上夸克和下夸克，以及电子和相关的中微子只是第1代基本的粒子，质量最小。出于某个未知的原因，自然中还包含了两组稍重的复制粒子，如这里用稍大的积木展示的第2代和第3代粒子。这些粒子只能在非常高的能量下产生，例如那些由粒子加速器生成的粒子，以及只有宇宙生成早期存在的粒子。

科学家预测并观测到了这12种费米子物质粒子每个都有一个镜像粒子，这些镜像粒子的表现和物质粒子的表现相反。接下来介绍反物质的基本粒子。电子具有负电荷，而它对应的反物质是反电子（也叫作正电子），具有正电荷。我们把粒子特性翻转为特殊镜像的情况称为电荷反置（C），通过改变电荷把粒子变成了反粒子。粒子和反粒子以完全相反的方式在彼此间产生相互作用。

互动问题：乐高=粒子物理！物理学家总是会用有趣的描述将枯燥的理论变得通俗易懂，比如那个让熵增加的“麦克斯韦妖”，你还能举出哪些形象描述物理理论的例子？请留言分享给我们~