物理学中的“衔尾蛇”

正高中物理的绪论课上,在介绍物质的研究对象时,经常会使用这幅彩图(图1),图中的蛇形象非常奇怪,蛇头咬住蛇尾,人们称之为"衔尾蛇"。衔尾蛇,作为世界上最为古老的神话符号之一,在不同的文明中有不同的象征意义。而在物理学中,这条蛇则形象地表示了物理规律的普遍性和研究对象:物质空间尺寸的层次,蛇头和蛇尾分别代表物质形态的两种极限——宇宙学与粒子物理学。随着现代物理的发展,我们了解到宇宙学问题的解决依赖于粒子物理的发展,而宇宙又是粒子物理的天然实验室,它们的关系亦如这条蜷缩成圆形的蛇,本文试图从物理学的角度来认识这条巨蟒。