物质结构图如何得到的（物质是如何产生的）

其实“物质的本质”和“物质如何产生这两个问题”是可以看成是一个问题。如今关于宇宙起源的主流理论就是宇宙大爆炸。而支持它的证据主要有如下三个：

1. 星系红移；
2. 氦元素丰度；
3. 宇宙微波背景辐射；

客观地说，关于宇宙，科学家知道得很多，但正是因为科学家知道得比原来多得多，因此，科学家发现自己不知道得更多。确实，我们不可能也没有办法打包票说：宇宙的起源就是这样，但是目前的大爆炸模型已经和现实拟合得非常完美。因此，我们姑且把宇宙大爆炸看成就是事实。

那么，其实很多人就会有疑问了，宇宙起源于奇点，奇点有三个特点：

1. 温度无限高；
2. 密度无限大；
3. 曲率无限大；

然后奇点发生大爆炸，宇宙空间急剧膨胀。

这爆炸过程中，其实一开始，宇宙当中主要是以“纯能量”为主，并没有物质。那后来宇宙中的物质到底是咋来的？

这确实是一个很好的问题。那这个问题到底是咋回事呢？

其实，我们要从物质的本质（本源）出发，关于物质到底是由什么构成的，从科学萌芽开始就伴随着整个科学的发展。除了从“形而上”的角度去思考“物质的本质”，学者还找到了一条“寻找构成物质的最小组成单位”的角度去探求“物质的本质”，而科学其实就是沿着这一条路在前进，上个世纪，科学家通过加速器找到了100多种粒子，

后来，到了上世纪50~70年代，杨振宁、温伯格、希格斯、费曼、盖尔曼等众多世界顶级科学家的一起努力下，在狭义相对论和量子力学的基础上，科学家得到了粒子物理标准模型。在这个模型中，他们把基本粒子分为：费米子和玻色子。

费米子可以理解成构成万物的基本粒子，也就是说，如果你有一把神砍刀，然后你把物质一直对半砍，砍到最后的结果就是这类基本粒子，再往下砍都砍不动。这些费米子就包括了：6味夸克以及它们的反粒子，电子和电子中微子以及它们的反粒子，μ子和μ子中微子以及它们的反粒子，τ子和τ子中微子以及它们的反粒子。

（这里补充一下，质子和中子并不是基本粒子，因为它门还可以再分成夸克）

玻色子可以理解成传递相互作用的基本粒子，我们都知道自然界中存在四大作用，强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用以及引力。

科学家通过实验和理论的结合发现，在众多波色子中，

1. 胶子和介子传递强相互作用；
2. Z玻色子和W玻色子传递弱相互作用；
3. 光子传递电磁相互作用。
4. 希格斯玻色子赋予各种粒子质量。

至于引力并没有统一到粒子物理标准模型当中。也就是说，如果我们要问物质的本质是什么，那按照目前的理论来说，就是费米子和玻色子的集合。

而关于物质是如何产生的，其实本质上，我们可以理解成这些物质粒子是如何产生的。

我们可以先直接给出答案，这些物质粒子是撞出来的。

宇宙大爆炸初期，温度超级高，当时确实是“纯能量”的环境。在这样的环境下，有大量的光子。

辐射的两个量子或者说光子，是有可能会发生碰撞并消失的。它的能量和动量会产生两个或者多个物质粒子。口说无凭，很多理论还是要靠实验。事实上，科学家也确实是在高能物理实验室中间接地观测到了整个过程。

那为什么会出现这样的事情呢？

爱因斯坦的狭义相对论告诉我们，质量里还有能量，能量里还有质量，因此，处于静止状态的物质粒子也存在“静止能量”，我们可以通过质能方程E=mc^2计算得到物质粒子的“静止能量”。也就是说，能量和质量其实是一回事，它们的对应关系是E=mc^2。

当两个光子正面对撞时，两个光子如果要产生质量为m的两个物质粒子，那就得保证每个光子的能量必须大于或者等于每个物质粒子的“静止能量”（在这里就是mc^2）,多余的部分其实会提高物质粒子的速度。如果光子能量不够，那就不会发生产生物质粒子。

那到底需要什么样条件才能获得足够能量的光子呢？

我们可以拿电子来举例子，电子的“静止能量”是0.511MeV，也就是说光子至少也要达到这个能量才有可能产生电子。

科学家通过计算就发现，在阈值温度为60亿度时，光子就有很大的可能性获得这个能量，所以，如果宇宙大爆炸初期能够达到这个温度，实际上就能产生电子。

上文也说到了，宇宙起源于奇点的大爆炸，而奇点的温度就是无限高的，从大爆炸开始，达到60亿度并不要什么难事，因此，在宇宙大爆炸初期物质粒子就已经开始形成了，而主要的方式就是光子对撞。

不仅电子可以通过这样的方式，实际上，中微子，μ子，介子等也都可以，下面就是不同粒子对应的静止能量和阈值温度。

关于“物质的本质”和“物质是怎么产生的”，我们就说到这里。