前幾天，後臺有個小哥問我：粒子，分子，原子，量子，玻色子，費米子，質子、中子、電子簡單解釋一下。所以，今天我們就聊一聊各種“xx子”到底是什麼意思？

統稱

其實，最好理解的是：粒子。它不特指某一類，而是一個統稱，也就是無論是玻色子、費米子、原子、中子、質子、電子都統稱為粒子。話說，我們上初高中都要背元素週期表，那上面就是元素的圖譜。實際上，不光元素有，粒子也有，科學家在上世紀為各種“xx子”構建了一張粒子週期表，我們稱其為粒子物理標準模型。

發現了吧？這裡就用到粒子“統稱”的概念。因此，關於粒子，你只需要記住它是一個“統稱”即可。

量子

量子是這些物理概念中最難理解的，我認為它代表著一種世界觀。我們要先從經典物理學說起，牛頓世界觀下的物理學認為，

物理變化是連續的。

這該如何理解呢？就拿自由落體來說，從5米掉下去一個物體，一般我們認為，整個過程是連續的，但是普朗克就提出，這種變化不是連續的，而是變化本身也有最小的變化單位。比如：最小單位是0.5米，那物體下落過程中，就應該是從5米到4.5米，然後4米……這裡為了方便做了粗暴的處理，實際上這個最小的變化單位是極其小的。

咱們就說時間變化的最小單位，也就是普朗克時間，這個時間間隔只有：10^-43秒。而最小可測的距離，被稱為普朗克長度是1.6x10^（-35）米。

普朗克在研究黑體輻射時，如果假設能量的變化是連續的，那理論就和現實是不相符的，只有假設輻射能量變化是不連續的，存在能量的最小單位：量子，能量的變化只能去量子的整數倍。

所以，我們可以認為，最早“量子”對於能量變化的概念，就類似於“原子”對於物質的概念

。

這種全新的世界觀徹底改變了物理學的發展方向，20世紀初的物理學大神們都投入到相關研究當中，最終構建的物理學大廈。

分子

其實分子和原子的關係就很簡單了，分子是構成物質的粒子，一般是由兩個或者更多的原子一起構成的，而連接原子之間的是化學鍵，，所以，我們可以認為分子是保持化學性質的基本單位。當然同樣是化學鍵，也有不同，不過由於我們主要講“粒子”，所以就不過多贅述了。

尋找基本粒子

事實上，最早無論是粒子還是原子，都是學者們在尋找構成物質的最小單位。只不過，隨著科學的一步步深入，學者們發現自己太單純了，世界比自己想象中的還要瘋狂。先是有人發現了比原子還要小的電子，進而科學家盧瑟福直接轟擊原子，探明瞭其中存在一個遠比原子要小得多的原子核。

其實這也掀起來原子模型之爭，經歷了多代物理學家，出現了多種原子模型，最後海森堡一錘定音。如今的原子模型是這樣的，有個原子核，特別特別小，如果原子有足球場那麼大，那原子核應該只有螞蟻的大小，不過原子的質量都在原子核的上面，電子在原子核外呈現概率雲的排布。

通過撬開原子，科學家們搞清楚了原子模型。於是，他們開始要撬開原子核，通類似的辦法，他們發現了質子和中子。於是，他們就在想，質子和中子到底可不可再分？

於是，又用類似的辦法，他們打算轟開質子，看看質子裡面還有什麼？

結果，他們沒能轟開，並不是說質子就是最小的粒子，因為他們發現，轟擊質子時，會出現三個散射角度，這說明質子內部還存在三個粒子，它們構成了質子，科學家給這種粒子取名為：

夸克。所以原子到原子核再到質子、中子，最後到夸克其實是不斷做切分的過程，而切到夸克，科學家就切不動了。所以，基本粒子當中就有夸克。

除了夸克之外，電子、μ子、τ子以及電子中微子、μ子中微子、τ子中微子都是沒有辦法繼續再分的基本粒子，也被稱為輕子。因此，這些基本粒子被我們稱為

費米子。

所以，費米子是構成物質的基本粒子的統稱。

傳遞相互作用

但是隻有費米子是構不成物質的，必須有東西把費米子裝配起來才能構成物質。說白了，我們還需要費米子之間能夠相互作用，而傳遞這個相互作用的粒子的統稱就叫做：玻色子。

在自然界存在四大作用力，分別是引力、強相互作用、弱相互作用、電磁相互作用。

目前，還沒有找到傳遞引力的玻色子，（補充一句，引力子理論誤差巨大，並且沒有找到引力子，這並不是主流理論。）至於強相互作用，弱相互作用，電磁相互作用都有相應的玻色子來傳遞作用，具體來說是這樣的：

• 強相互作用：膠子和介子
• 弱相互作用：W玻色子和Z玻色子
• 電磁相互作用：光子

（PS：由於介子並不屬於基本粒子，所以並沒有被納入到粒子物理標準模型當中。）

關於這些粒子的質量，是由希格斯玻色子賦予的，這也被稱為希格斯機制，希格斯玻色子也就是粒子物理標準模型最後一塊拼圖，有了它就有之前我們說到的粒子物理標準模型了。

而以上這些粒子，並不是隨便編出來的。科學家在上個世紀以及本世紀初，通過大型粒子對撞機都找到了它存在的證據。

最後，我們來總結一下，費米子是構成物質的基本粒子，而傳遞作用的是玻色子。下圖中就是費米子和玻色子之間的關係圖，矩形框內的就是費米子，而橢圓內的就是玻色子。

關於各種粒子的內容大概就是這麼多，這期信息量很大，我們再來簡單的總結一下，

• 粒子是所有微觀粒子的總稱，不特指某種粒子
• 粒子還能分為費米子和玻色子，前者是構成物質的最小單位，後者是傳輸相互作用的。
• 費米子中分為夸克和輕子。
• 玻色子中分為規範玻色子和標量玻色子，規範玻色子有傳遞強相互作用的膠子，傳遞弱相互作用的W玻色子和Z玻色子，傳遞電磁力的光子；標量玻色子目前只有希格斯玻色子，是用來賦予粒子質量的。
• 量子指的是能量的最小單位，能量變化只能取量子的整數倍。因此，能量的變化並不是連續的，量子顛覆了經典物理學中“變化是連續的”觀念。