谁都在想一个问题：物质究竟能否永远细分？ 比如：我们吃东西，吃得越多，身体越胖；吃得越少，身体越瘦；吃得越多越好，但这不是物质的唯一属性，它还有一种最基本的性质——流动性。 如果物质无法细分的话，那么究竟什么才是最小物质呢？
根据现行物理理论，物质细分中最微小的是夸克，在夸克结束时，它无法被细分。 但是，如果你认真阅读《科学》杂志上关于夸克和轻子之间关系的论文后会发现，它们并不是这样简单！它们都是用数学语言描述夸克与轻子间的相互作用力。 耐心读完这篇文章，您定会悟出个所以然来。
20世纪以前，人类尚未发明电子显微镜，尽管那时人们已认识到原子是存在的，但从认识角度来看基本上还是一片空白，人们对于物质的了解基本上都是停留于分子级别。
十九世纪末二十世纪初科学家们发现物质的结构小于分子尺度即原子。
但原子究竟是什么样子并不需要显微镜就能直接看得很清楚，物理学家们只能根据有关现象来推测出可能存在的原子结构。
道尔顿
现代原子模型由道尔顿于1803年首次提出，他把原子看作物质世界中最微小的粒子和一个无法再细划分的实心球，而世界上一切事物正是建立在这最微小实体球各种形态的排列和组合之上。
这一观念固然承继古哲学家德谟克利特原子论而靠主观臆断。
至1890年人类已发明阴极射线管（阴极管），用硫化锌辐照可观测到绿色的荧光。 在20世纪60年代末和70年代初，科学家们发现在阴极射线中存在着一种叫做磁粒子团（Magneto）的结构，它是由一些磁性微粒组成。 事实上，这些绿光都是磁场对带负电荷粒子流运动的控制作用。
正因为有了阴极射线管，物理学家们发现原子能带电。
但有时原子是电中性的，有时又是电性的。 在我们的日常生活中，经常看到一些物体表面都是光滑透明的，这是因为它们表面有一层很薄的"绝缘体",而这种材料就是电子。 因此科学家们推论：电子肯定不是一个实心球，它里面嵌的是电子。
原子为电中性，证明原子内也有带正电物质，抵消电子电荷。
而原子呈现电性则说明原子内正负电荷比例失调，或者是内部正电荷多了一点才能使原子总体呈现正电状态，反之则相反。
由于当时科学家们已了解到，原子由电子组成，里面有正电。 那么为什么现在要研究电子呢？因为电子的质量非常小，所以它们在原子核内运动时都会受到束缚，不能自由地做自由落体运动。 那就需要考虑这些电荷究竟如何分布，所以就出现了多种原子模型预测热潮！
例如汤姆孙“葡萄干面包”模型认为原子内部正负电荷象葡萄干面包那样均匀分布。
以后卢瑟福又从大量α粒子散射实验中总结出：原子内有一个原子核，此原子核为正电，而原子核外又有一批带负电电子围绕着它转，这与行星围绕恒星转一样遵循圆周运动。
其实物理学对于原子内部的理解发展至卢瑟福时代仍处于经典力学阶段。
但不久科学家们发现根据麦克斯韦电磁理论，围绕原子核运转的电子将发射电磁波，这将是一个能量的损耗，而降低能量的电子根据行星围绕恒星运转的逻辑，将不可避免地落向原子核，而这一过程是宇宙产生之初才出现的，以后宇宙所有原子核之外都不能有一批电子作圆周运动了。
因此，目前有必要建立一个新原子模型来说明这一现象。 这就是为什么我们现在的量子力学教材上出现了这样一个错误：当原子处于激发态时，其能级与激发后原子能级成比例变化。在这个条件下，波函数也会发生相应的改变。 就在此时，猛男波尔穿越了。 波尔是一位真正量子化原子模型的物理学家，此后，原子模型变得特别难懂。
当时人们已承认普朗克能量量子化和爱因斯坦光电效应。
1913年波尔从氢原子光谱出发，提出了电子的能级模型：电子位于原子核之外的能级是不一样的，能级并不像行星轨道那样是一个概念。 但他没有考虑到原子间的相互作用。实际上，由于原子之间存在着强烈的库仑力和范德瓦尔斯引力等因素的作用，使得原子有可能处在一个更高的能级上。 由于行星轨道变化有一个转移过程且不断变化。
而且能级间的转换是跃迁，一步完成，其间并不存在转换，电子在吸收了一种能量以后，可由低能级直接跃迁到高能级上，这“一种能量”是无法再提炼的能量值了，还有一种学术上的叫法叫做能量量子化。
原子模型在波尔时期得到发展，也产生了一些新问题。
由于一切事物都是原子组成的，而原子是原子核与电子共同组成。 因此，原子的质量是有一定范围的；而核子则没有这种范围。 那么，电子与原子核的组成是怎样的？
人们发现电子较早，对电子内部结构的研究也在不断地进行着，到波尔模型出现后，科学家们发现由于电子所吸收的能量量子化，电子就不应存在内部结构。
由于电子一旦有了内部结构，则所吸收与释放之能量并不能与光谱完全相对应，由于电子内部结构有可能“侵吞”掉一部分能量，使得光谱与电子在跃迁过程中能量之变化值并不能符合线性关系。
因此物理学家们从此基本确定电子是最微小的粒子，不再期望对其内部结构进行研究。
尽管卢瑟福是第一个发现原子核的人，但当时对原子核内部结构一无所知。
与此同时，卢瑟福散射实验已表明原子核的重量远远大于电子的重量，原子核在很大几率上具有较低的内部结构。
那时人们已认识到原子核带有正电，假如原子核具有内部结构的话，那么这种正电荷就应是原子核内物质给予的。
现在，人们认识到原子核是由质子与中子组成的。 质子是核的中心元素，它在核内具有很强的吸引力；而中子则比较弱一些，它们都带有负电荷。那么质子和中子之间有什么区别呢？1.质量不同。2。 质子有正电而中子没有。
因为中子没有通电，所以在那时是很难观测的。 直到19世纪60年代，人们才发现核子是由质子和电子组成的；而在1879年，人们又发现了原子核不是质子而是电子。但这只是一种猜测。 因此曾使人们错误地认为原子核是质子。
其实质子发现很早，卢瑟福散射实验时卢瑟福称原子核为质子，那时候他以为原子核是质子，于是对原子核内部结构进行研究，那时似乎是对质子内部结构进行研究。
卢瑟福知道：如果原子核中只存在质子，原子质量将是不守恒。
那时卢瑟福就已预言，原子核中应该还存在着一些不带电的电中性物质，它们负担着原子质量的一部分。 他认为在核子内部可能有一个类似于“黑体”结构，可以将质子和中子束缚在它上面的电子。如果这个理论成立的话，那么就能解释为什么核子会具有如此强的放射性。 但目前尚无进一步试验来证实该物质。
在1932年才有科学家用硼-10去轰击氮-13时，才在原子核内找到另一个不带电的粒子——它就是中子。
此时物理学方知原子核是由质子与中子组成的。
当然，一个全新的问题马上浮现在眼前，质子与中子是否具有内部结构，这些内部结构包括哪些物质？
其次应该是夸克出场，目前已知夸克具有“色荷”特性，因此对夸克间相互作用的研究又被称为量子色动力学。
由于夸克被发现得非常迟，量子色动力学一直到上个世纪60年代中才能取得成就。
夸克发现的过程非常复杂，没有高深的专业物理知识恐怕读不懂。
下面我会特别撰文介绍夸克的发现。
本文仅对夸克的发现思路作一简要恢复
尽管那时物理学家们已经找到质子与中子，但他们发现质子与中子并不特别平稳，而且偶尔还能互相转换，即在一定条件下质子转化为中子、中子转化为质子。
物理学家在朴素哲学观念的指导下，提出了这样的观点：假如某种东西不是稳定的，而且它能使其状态发生变化，那这一变化就必然要靠内在的东西来决定。
一种不可再细分物质具有稳定性和永恒性，若能发生变化，则证明其内部一定有较小结构起作用。
首先对夸克的存在作出理论预测的有盖尔曼、茨威格等人，他们在1964年就提出了相应的夸克模型。
直到1968年才在斯坦福线性加速中心深度非弹性散射试验中发现质子内还存在较小点状物体，因此质子具有内部结构已被认定为夸克。
那么夸克是否具有内部结构？
现代物理学认为：不！
由于夸克本来就是最微小的材料，它属基本粒子。
标准模型认为基本粒子是最微小的粒子而不能再细划分，因此物质细划分为夸克才是头等重要。 但是，如果我们要对这个世界做进一步探索的话，就得研究它的结构和性质。因为，一个基本的问题——宇宙究竟有多少个基本粒子？这个问题很复杂；又非常抽象。 还是严格来说，从人类现有物理框架来看，夸克的内部结构并不清楚，还是一根未经验证的弦呢！
也许许多人很难相信物质是否被细分成夸克才是头？
无论从感性或理性的角度来看，它都很难被人们所接受。
物理学家们为什么会觉得夸克是不能细分的呢？
由于它与四大基本作用力有关，所以被称为基本力是由于它们是宇宙间基本的相互作用。
凡是宏观世界中的力学现象，只要追根溯源，第一因果最终都能找到它们是由于这些基本力所引起，若基本作用力还存在着更为深刻的机理，则不能称之为基本力。
例如摩擦力、弹力实质上就是电磁力，摩擦力、弹力仅仅是电磁力在宏观上的表现。 而当物体受到外力时，其内部会产生一种作用力（即内能），这种外力作用在物体上就表现为内能与外界间存在着能量转化关系；反之则不成立。 摩擦力不属于基本力的范畴，因为其作用有一个更深的层次，即电磁力。
地球围绕太阳所产生的向心力又不是最基本的力量，因为这仅仅是引力的一种形式。
因此，基本力传递不可避免地要依靠基本粒子来负担。 而基本粒子之间的相互作用可以认为是它们自身间相互作用产生的。那么这两者之间是否存在一种作用力呢？我们知道：当一个物体受到外力作用时它将发生形变。这个形变就是位移。 如果说基本力传播子不属于基本粒子而属于复合粒子的话，那么复合粒子中究竟有哪些力会发挥作用，因此这些被称为基本力并不属于基本力。
现在我们知道电磁力传播子就是光子——基本粒子。
弱力传播子为W与Z玻色子一样为基本粒子。
强力之传播子为胶子，仍为基本粒子。 但引力子却不再存在了，因为引力不等于引力场，而只是引力与斥力的合力，即引力不是万有引力而是洛伦兹力加牛顿第二定律。所以说，引力是一种自然现象。 引力的传播子就是引力子，尽管引力子至今尚未被人们找到，但科学家们坚信引力子同样是一种基本粒子并在标准模型里为引力子留出了一席之地。
但这一切又与夸克能否细分有关呢？
当然也存在着联系，不能细分来证明夸克作为基本粒子的存在。
由于电子能辐射光子而成为诞生的最初通道之一。
光子为基本粒子证明了电子也必定为基本粒子是因为电子若不是基本粒子则辐射光子势必来自电子内部则电子并非光子辐射的最初通道现在还没有证据表明电子存在内部结构。
从理论上看，传播子在基本力作用下产生还应由同等级粒子引起。
基本粒子间的相互作用在同一水平上，若非同一水平上，基本粒子应与复合粒子内部结构相互作用才正确，不能与复合粒子发生相互作用。
我们此时又看弱力与强力的关系。
科学家们发现，弱力与强力出现在夸克水平，夸克味变触发弱力而夸克间禁闭则由强力造成。
因此弱力与强力两大基本力在夸克水平上发挥作用，因此有理由认为夸克是一种基本粒子，它不能被重新划分。
本文最后必须强调指出：当前一切猜测均基于已有物理框架。
如果将来发现夸克的物质成分较少，那么整个标准模型就会被完全破坏。 标准模型认为，在夸克之间存在一种类似于引力势的斥力场，它能够把一个粒子排斥到另一个粒子上。 并可使弱力与强力排除在基本力之外。
这样标准模型的基本粒子将被完全重写。
事实上，我倒是希望这样，假如科学完全按人的简而美的思想去发展的话，物理学到牛顿时代也会结束。 因为它的基本假设——万有引力定律已不再适用于宇宙间万物。而现在我们所面临的问题正是要如何去改变这个基本假定。如果我们能做到这一点。 没有今天的量子力学、相对论，当然无法享受这些理论所产生的科技成果。