一、什么是基本粒子

粒子物理学中，基本粒子（英语：elementary particle）是组成物质最基本的单位。目前在标准模型理论的架构下，已知的基本粒子可以分为费米子（包含夸克和轻子）以及玻色子（包含规范玻色子和希格斯粒子,也称传播子）。由两个或更多基本粒子所组成的则称作复合粒子(如中子、质子、和介子)。

我们日常生活中的物质由原子所组成。过去原子被认为是基本粒子，原子这个词来自古希腊语中“不可切分的”。之后，原子核被发现是由质子和中子所构成。20世纪前、中期的基本粒子是指质子、中子、电子、光子和各种介子，这是当时人类所能探测的最小粒子。随著实验和量子场论的进展，发现质子、中子、介子是由更基本的夸克和胶子所组成。同时人类也陆续发现了性质和电子类似的一系列轻子，还有性质和光子、胶子类似的一系列规范玻色子。这些都是现代的物理学所理解的基本粒子。

基本粒子(次原子粒子),分类如下:

费米子

基本费米子分为 2类：夸克和轻子。

夸克

目前的实验显示共存在6种夸克，和他们各自的反粒子。这6种夸克又可分为3“代”。他们是

第一代：u（上夸克） d（下夸克）

第二代：s（奇异夸克） c（粲夸克）

第三代：b（底夸克） t（顶夸克）

它们的质量关系(见上图)。另外值得指出的是，他们之所以未能被早期的科学家发现，原因是夸克决不会单独存在（顶夸克例外，但是顶夸克太重了而衰变又太快，早期的实验无法制造）。他们总是成对地构成介子(见下图)，或者3个一起构成质子和中子这一类的重子(见下图)。这种现象称为夸克禁闭理论。这就是为什么早期科学家误以为介子和重子是基本粒子。

轻子

共存在6种轻子和他们各自的反粒子。其中3种是电子和与它性质相似的重电子。而这三种各有一个相伴的中微子。他们也可以分为三代：

第一代：（电子）（电中微子）

第二代：（μ子）（μ中微子）

第三代：（涛子）（τ中微子）

请点击输入图片描述

玻色子

玻色子是依随玻色-爱因斯坦统计，自旋为整数的粒子。

规范玻色子

这是一类在粒子之间起媒介作用、传递相互作用的粒子。之所以它们称为“规范玻色子”，是因为它们与基本粒子的理论杨-米尔斯规范场理论有很密切的关系。

自然界一共存在四种相互作用，因此也可以把规范玻色子分成四类。

引力相互作用：引力子(尚惟理论性）

电磁相互作用：光子

弱相互作用（使粒子衰变的相互作用）：W及Z玻色子，共有3种：W+,W-,Z0

强相互作用（夸克之间的相互作用）：胶子

粒子物理学已经证明电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用，称为“弱电相互作用”。有很多粒子物理学家猜想在更早期宇宙更高能量（普朗克尺度）时很可能这四种相互作用全都是统一的，这种理论称为"万有理论"。但是目前因为加速器能够达到的能量相对普朗克尺度仍然非常的低，所以很难验证。而大统一理论目前主要的发展方向是超弦理论。

普朗克尺度粒子

胶子

胶子是强相互作用的媒介子，带有色与反色并由于色紧闭而从未被探测器观察到过。不过，像单个的夸克一样，它们产生强子喷注。在高能态环境下电子与正电子的对灭有时产生三个喷注：一个夸克，一个反夸克和一个胶子是最先证明胶子存在的证据。

希格斯玻色子

希格斯玻色子是一种具有质量的玻色子，没有自旋，不带电荷，非常不稳定，在生成后会立刻衰变。在标准模型预言的61种基本粒子中，希格斯玻色子是最后一种被实验证实的粒子。

图中＋－号代表不可分割的最小正负电磁信息单位-量子比特（qubit）

（名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源图于比特 It from bit

量子信息研究兴盛后,此概念升华为，万物源于量子比特）

注：位元即比特

二、爱因斯坦的相对论为什么能成为经典

阿尔伯特·爱因斯坦于1905年的狭义相对论是物理学领域有史以来发表的最重要的论文之一。狭义相对论解释了速度如何影响质量、时间和空间。该理论包括一种用光速来定义能量和物质之间关系的方法——少量的质量(m)可以与大量的能量(E)互换，如经典方程 E= mc^2。

爱因斯坦于 1915年正式将引力添加到他的理论中，发表了他关于广义相对论的论文。当物体接近光速时，物体的质量变得无穷大，移动它所需的能量也变得无穷大。这意味着任何物质都不可能比光速更快。

在相对论出现之前，物理学是怎样的？

在爱因斯坦之前，天文学家（大部分）根据艾萨克·牛顿在 1686年提出的三个运动定律来理解宇宙。这三个定律是：

除非外力发生变化，否则运动或静止的物体将保持相同的状态，也就是惯性。作用在物体上的力等于物体的质量乘以其加速度。对于每一个动作，都有一个相等和相反的反应。

牛顿定律几乎在物理学中的每一个应用中都被证明是有效的。它们构成了我们理解力学和重力的基础。但是有些事情不能用牛顿的工作来解释：例如，光。

1800的时候，为了将光的奇怪行为硬塞进牛顿的物理科学家框架中，科学家认为光必须通过某种介质传输，他们称之为“以太”。那个假设的以太必须足够坚硬才能像吉他弦随着声音振动一样传递光波，但在行星和恒星的运动中也完全无法检测到。

研究人员开始尝试探测神秘的以太，希望能更好地了解它。1887年，天体物理学家 Ethan Siegal在福布斯科学博客Starts With a Bang中写道，物理学家 Albert A. Michelson和化学家 Edward Morley计算了地球在以太中的运动如何影响测量光速的方式，并意外地发现无论地球如何运动，光都是一样的。

他们得出结论，如果尽管地球在以太中运动，光速没有改变，那么从一开始就一定没有以太这样的东西：太空中的光在真空中运动。

这意味着它不能用经典力学来解释，物理学需要一个新的范式。

爱因斯坦是如何提出狭义相对论的？

根据爱因斯坦的说法，在他 1949年出版的《自传笔记》）中，这位崭露头角的物理学家在他 16岁时就开始质疑光的行为。在青少年时期的一次思想实验中，他写道，他想象着追逐一束光。

按照经典物理学，如果加速捕捉光，光波最终会达到相对速度为零——人和光将一起高速移动，他可以看到光是冻结的电磁波场地。但是，爱因斯坦写道，这与另一位科学家詹姆斯克拉克麦克斯韦的工作相矛盾，他的方程要求电磁波在真空中始终以相同的速度移动：每秒 300,000公里。

如果从理论上讲，一个人可以赶上一束光并看到它相对于自己的运动冻结，那么整个物理学是否必须根据一个人的速度和他们的有利位置而改变？相反，爱因斯坦回忆说，他寻求一种统一的理论，使物理规则对每个人、任何地方、任何时候都一样。

这些导致爱因斯坦最终对狭义相对论进行了思考，他将其分解为另一个思想实验：假设一个火车以光速运行，一个人站在火车轨道旁边，将雷暴的观察结果与火车内的人进行比较。

爱因斯坦想象火车在轨道上的一个点平均位于两棵树之间。如果一道闪电同时击中两棵树，轨道旁边的人会看到同时发生的雷击。但是因为他们正朝着一个闪电移动而远离另一个闪电，所以火车上的人会先看到火车前面的闪电，然后看到火车后面的闪电。

爱因斯坦的结论是，同时性不是绝对的，换句话说，一个观察者看到的同时发生的事件可能会在另一个观察者的不同时间发生。他意识到，改变的不是光速，而是时间本身。运动物体的时间与静止物体的时间不同。与此同时，宇宙中任何地方的任何人所观察到的光速，无论运动还是静止，总是相同的。

E= MC^2是什么意思？

人类历史上最著名和最著名的方程之一，E= mc^2，转化为“能量等于质量乘以光速的平方”。换句话说，能量（E）和质量（m）是可以互换的。事实上，它们只是同一事物的不同形式。

但它们并不容易交换。因为光速已经是一个巨大的数字，方程要求它自身乘以（或平方）变得更大，所以少量的质量就包含了大量的能量。例如，PBS Nova解释说，“如果你可以将回形针中的每一个原子都转化为纯能量——不留任何质量——回形针将产生 [等效能量] 18千吨 TNT。这大约是大小1945年摧毁广岛的原子弹。”

时间膨胀

爱因斯坦狭义相对论工作的众多含义之一是时间相对于观察者移动。运动中的物体经历时间膨胀，这意味着当物体运动得非常快时，它经历的时间比静止时慢。

在接近光速的速度下，时间膨胀的影响可能会更加明显。想象一下，一个 15岁的女孩从高中毕业，以 99.5%的光速旅行了五年。当这个 15岁的女孩回到地球时，她在旅行中度过了 5年。然而，她的同学们都已经 65岁了——在这个移动速度慢得多的星球上，50年已经过去了。

我们目前没有技术可以在接近这个速度的任何地方旅行。但以现代技术的精度，时间膨胀确实会影响人体工程学。

GPS设备的工作原理是根据与遥远地球轨道上至少三颗卫星的通信计算位置。这些卫星必须跟踪极其精确的时间才能确定地球上的位置，因此它们基于原子钟工作。但是由于这些原子钟安装在卫星上，它们以 4,000公里/小时的速度不断在太空中呼啸而过，狭义相对论意味着它们每天多走 7微秒，即百万分之 7秒。为了与地球时钟保持同步，GPS卫星上的原子钟每天需要减去 7微秒。

在广义相对论（爱因斯坦对结合引力的狭义相对论的后续）的额外影响下，靠近地球等大引力质量中心的时钟比远离地球的时钟走得更慢。这种效应会在 GPS原子钟上每天增加微秒，因此最终工程师减去 7微秒，然后再增加 45微秒。GPS时钟不会倒计时到第二天，直到它们比地球上的同类时钟运行总共长 38微秒。

狭义相对论和量子力学

狭义相对论和量子力学是关于我们的宇宙如何运作的两个最被广泛接受的模型。但是狭义相对论主要涉及极大的距离、速度和物体，将它们结合在一个“平滑”的宇宙模型中。狭义（和广义）相对论中的事件是连续的和确定性的，科里鲍威尔为卫报写道，这意味着每一个行动都会导致直接、具体和局部的后果。这与量子力学不同，鲍威尔继续说：量子物理学是“笨重的”，发生在跳跃或“量子跳跃”中的事件具有概率结果，而不是确定的结果。

研究人员将狭义相对论和量子力学——光滑的和厚实的，非常大的和非常小的——结合起来，提出了相对论量子力学和最近的量子场论等领域，以更好地理解亚原子粒子及其相互作用。

另一方面，努力将量子力学和广义相对论联系起来的研究人员认为这是物理学中未解决的重大问题之一。几十年来，许多人认为弦理论是研究所有物理学统一理论的最有前途的领域。现在，存在许多其他理论。例如，一个小组提出了时空循环，将微小而厚实的量子世界与广阔的相对论宇宙联系起来。

三、网球拍都是什么材料的

新材料的应用在球拍科技的演变上非常快速，每种材料的特性皆不相同，材料混和比例的不同也会造成球拍的差异！即是如此，一般消费者还是很难从外观上分辨，也很难清楚了解每种材质的好坏与特性！

新材料被用于网球拍上进步很快，但有些却常让人混淆，先让我们回首从前……

从过去到现在

在1960年，木制球拍几乎占了所有的网球拍市场。到了1970年代，金属的球拍取代了多数的木制球拍。今日，是复合材料的天下，如碳纤维、玻璃纤维、克维拉纤维、高张力碳纤维、钛、超刚性碳纤维（Hyper Carbon）等材料单独使用或混合使用。为什么呢？因为这些材料与木或铝比起来更轻、更硬、更耐用，也更能吸收震荡与振动。这些材料同时也让制造厂商在球拍的硬度、球感、击球性能的设计上有更打的伸展空间。

在选购球拍之前，最好先，了解该支球拍是什么材料所做成的，不过也有很多厂商所标示的材料只加入一点点，根本起不了作用。下图可以让您了解各种材质的性能与大约成本。材料科技的演进

木拍→金属拍（铁拍、铝拍）→复合材料（碳纤维、玻璃纤维、克维拉纤维、钛….）

先让我们大致回顾一下羽、网球拍的材料变迁。1960年代，几乎是木制球拍的天下，而网球拍还要在四角用螺钉加固；1970年代，出现了铝、铁等轻金属或合金制成的球拍，代了多数的木质球拍；1980年代以来，经历了玻璃纤维（Fiberglass）、高强度尼龙、碳纤维（Graphite／Carbon）、克维拉纤维（Kevlar，防弹衣材料）、高强度碳纤维／高张力碳纤维（High Modulus Graphite）、高粘性碳料聚合物、钛（Titanium）、超刚性碳纤维等的应用过程，将这些材料单独使用或混合使用。这些材料与木、铝或铁比起来更轻、更硬、更耐用也更能吸收震荡与振动。

近两年以钛金属（Titanium）与非金属高强度材质组成的复合材料再度成为厂商推荐的热门产品。这一系列的变化，使球拍变得更轻、更硬、更耐用，也更能吸收震荡和振动。

现代球拍制造业中已使用了接近于航天工业和军事工业产品的材质。近二十年来，金属材料和化学材料的大幅向前演进为球拍制造奠定了坚实的基础。新材料的应用，使得制造厂商在球拍的硬度、球感、击球性能的设计上有更大的发挥空间。

球拍材料之比较

在选购球拍之前，最好先了解该球拍是什么材料做成的，不过也有很多厂商所表示的材料只加入一点点，根本起不了作用，只达到的噱头和宣传作用！此外，每种纤维的原料品质、成分混合比例、密度强度的差异等都会造成球拍价格与性能上的差异！下表让你了解各种材质的性能与大约成本。（以下数值为相对比较结果）

材料硬度强度消震大约成本（美元／磅）

超刚性碳纤维 10 10 5 65

钛金属（Titanium） 2.5 2.5 3

高张力碳纤维

（High Modulus Graphite） 8 7 4 42

克维拉纤维（Kevlar） 2 10 7 16

碳纤维（Carbon／Graphite） 5 8 4 12

玻璃纤维（Fiberglass） 1 6 4 4

高粘性碳料聚合物 3 8 8 48

铝（Aluminum） 2 4 1 4

木（Wooden） 1 1 10 1

球拍材料特性比较

材质特性

玻璃纤维（Fiberglass）

弹性较好，坚硬度不足。

硼纤维（Boron）原本用于航天工业，非常坚硬，比其它材料更坚硬，但价钱很昂贵，一毫克硼比一毫克黄金还要贵。

克维拉纤维（Kevlar）一种可吸收振荡的材料，原本是用来制造军用头盔及防弹衣的。价格非常贵，所以大部分都要经过复合处理。有些网线也有用上它，在Wilson的Hammer第一代 PROFILE 2.7SI球拍中，就有2%的Kevla材质。

高系数石墨（High Modulus Graphite）非常坚硬，最多及普遍采用的材料。

陶瓷（Ceramic）比石墨质料更坚硬。

聚合碳纤维（Carbon/Visco Polymer）硬度不高，但震荡少。

钛金属（Titanium）近年比较流行的质料，又轻又坚硬，但价钱较昂贵。

以上的材料多以混合形式来制造球拍，藉混合的比例来控制球拍的坚硬度及吸震能力，球拍越坚硬，其挥击力量越强劲；但是相对的吸震能力和回弹性能却越低，即越容易对手腕及手肘造成伤害。所以太坚硬的球拍不适宜初学者、孩童、非力量型选手以及手部有伤患的人士，我们要小心选购适合自己的球拍，以免弄伤自己造成手关节和腰背肌肉受伤。

所以，在选购网拍时，应首先了解所使用的材质和避震性能设计时有无“双重互补”〞系统！初学者和青少年选手更应该选择材质硬度适中且兼有避震性能设计的网拍。如果是避震能力较弱的球拍，也可在拍面下端加装一避震器。

品名石墨／碳纤维

（Graphite／Carbon）陶瓷

（Ceramic）硼

（Boron）玻璃纤维

（Fiberglass）钛合金

（Ti）

硬度较硬非常硬极硬不硬硬

弹性一般差差较好适中

适应于中等力量型强力型技术型全面型全面型

目前市场态势

目前市场上大多数羽、网球拍的材料是以碳纤维为主，或由高系数石墨（High modulus Graphite, HMG）做为辅助材质或主要材质，而内含的少量玻璃纤维则是调整球拍的弹性与软、硬度用的。大多数球拍以碳纤维为网球拍拍身的主要原料，玻璃纤维则是调整球拍弹性软硬度用的，所以不管是名牌球拍或是便宜的球拍，主要原料还都是这两项，但也有一些特殊的球拍例外。其中若玻璃纤维成份愈多球拍就愈〝软〞。不过球拍的弹性及硬度，也可以由拍身宽度、结构排叠〈注〉或其它原料来做调整。不管是名牌还是一般的球拍，主要原料还是这两种，目前各厂商推出的钛金属系列也只是将钛作为辅助剂使用而已。可以说现阶段碳纤维在球拍中正起着骨架作用。从球拍结构上来看，大多数球拍犹如光纤电缆，一般由3－5层不同强度的碳纤维（碳纱）层层包叠而成，再渗夹其它的各种材质以赋予球拍各种特殊的性能。

〈注〉结构排叠

一支拍子在还没成球拍的粗胚或雏型之前，我们称为一张张的碳纤维〝织布（纤维布）〞，以比较大块的织布做为底基，再将各个需要强化的地方粘贴上不同的材质重量或强度的织布，所以才会叫结构排叠。然后再将那个有一点点雏型而软软的球拍（叫做〝长条〞，有点像用黑色水管组成球拍的样子）套上成型模，予以加热到适当温度及时间，让先前组合起来的织布融合在一起，才能以适当的重量制造出足够的强度或弹性的球拍。

近两年，市场上一大热点是大多数厂家推出了各式各样的钛金属球拍。它的优点正如厂商所宣传的：很轻，很坚固，弹性好，因此球拍的威力更强。这是因为钛的分子比其它一些物质较为细小，可以填充球拍内各材质间的空隙，以此增强球拍的牢固性。同样的原理，钛还应用在网球、球拍弦、网球鞋上—钛胶网球、加钛弦线、加钛网球鞋底。

目前使用钛作为主流科技的处理方法常见的有两种：

1.将钛金属制成粉末，浸入各种纤维内获得更优异的性能。但钛粉末究竟是微米级还是奈米级，厂家并未加以说明。

2.使用钛金属网，即将钛金属制成纤维，再混合其它物质编织后，套在球拍上。

总之，只有使钛金属的存在形式位于球拍的内部，与球拍融为一体，钛的特性才会起作用。但市场上有的钛拍给人一种错觉，即将钛金属薄片或经亚光处理的金属薄片加在球拍的外表面上，球拍内部连一点钛的成份都没有。如此“钛拍”就只是一个卖点，一种装饰。作为消费者要防止步入此一误区。

钛拍诞生至今，也引起了一些不同看法。有的专业人士提出了一些疑问。如认为厂商过于夸大钛的作用，制定出过高的价位；球拍的威力不单单取决于原材料，还有拍型、拍线等诸多因素；由于钛的分子量是碳的4倍，加进钛后还要使整支球拍的重量降低，会采用减少层数和玻璃纤维的做法，再将球拍的弹性系数提高，制造出一个钛金属球拍轻的假像等。

林林总总，作为消费者，一味的追求潮流并不见得是最好的。结合自己的特点，全面考虑品牌与价格，权衡一下自己的消费心理和感觉，应该能决定自己需要那一种材料的球拍。选用球拍，除了材料外，还有球拍的重量、拍面大小、形状、平衡点、握把尺寸等，这些都是不可忽视的因素。如果自己无法判断的话，最好想办法请专家帮你选购一支理想的球拍。

知名品牌应用特殊材质的例子

厂牌应用

KENNEX应用超高系数石墨与动力系统科技（动力团位于拍框内，由众多的微粒构成）。

英国FLEX采用高碳纤维钛合金（Titanium Hi-Modulus Graphite）。

WILSON采用超钢性碳纤维、高钢性碳纤维与碳纤维的混合材质，如Hyper Hammer系列。

FISCHER应用航空碳纤维材料及真空成型技术；有的产品应用陶瓷与碳纤维的混合材料。

HEAD采用智能压电纤维，将智能压电纤维融合在球拍颈部，而其Ti-S6，ST则使用钛金属材料。

INTEGRA采用高分子聚合物桥式减震功能设计及MusclelWeave3D空间编织技术。

PRINCE CTS SYNERGY用的是液晶聚酯纤维（Liquid Crystal Polymer，L.C.P）。

BONNY高级碳纤维产品研发、设计、制造