VCE 物理/单元 1/AoS 3: 物质是什么，它是如何形成的？
在本学习领域中，学生探索物质的性质，并思考原子、时间和空间的起源。他们考察了目前公认的关于构成原子核的理论，原子核内的力和如何从原子核中获得能量。
本学习领域的描述有些“奇怪”，原因如下：
- 它回避使用“宇宙学”来描述宇宙起源和演化的研究，以及“核物理学”来总结原子核的研究。这就像学习 经典力学，但没有被告知它被称为什么。
- 显然，我们正在考虑“原子的起源……”。为什么要挑原子？它们并不是粒子动物园中一个特别基本的子集。夸克、轻子、原子核、分子或其他子集如强子呢？如果这句话改为“物质、时间和空间的起源”，会更有意义。
- “他们考察了目前公认的关于构成原子核的理论……”。文本似乎暗示我们目前的原子核理论正处于变化之中；这对我来说是新闻！当然，我们知道我们需要对理论进行一些修改，才能将标准模型和广义相对论结合起来，但任何这样的改变都不会显著影响我们对原子核的理解。任何改变主要会影响我们对普朗克尺度（或类似尺度）宇宙的理解，并且可能对我们对宇宙某些方面（如黑洞）的理解有所贡献。我们如何知道这一点？……因为我们目前可以非常准确地计算原子核是如何工作的（理论计算与实验值非常吻合）。几乎没有改变的空间。我们进行精确计算的能力在质子或中子的亚结构层面往往会失效，但即使这样，问题是我们进行理论所规定的数学的能力，而不是理论本身的任何问题。因此，例如，我们最近才开始很好地回答诸如“是什么构成了质子的质量，各个方面贡献了多少？”之类的问题。有易于理解的文章介绍了最近在这方面的研究，这表明我们的努力一直集中在量子色动力学（QCD，标准模型的相关部分）的计算方面，而不是对 QCD 本身有效性的怀疑——最近的进展是由于计算能力的进步，加上改进的数学技术。
最后一点关于科学运作方式的论点非常重要。是的，我们对宇宙的理解随着时间的推移而不断发展。然而，它不是抛弃我们之前获得的理解，而是建立在它之上。自牛顿时代以来，我们对宇宙的理解不断得到完善，这一点尤其明显。例如，爱因斯坦并没有“证明牛顿是错误的”，他是在牛顿工作的基础上，将能量和动量等概念的适用性扩展到了牛顿时代无法通过实验获得的宇宙方面。在低速（与光速相比很小）情况下，狭义相对论近似于牛顿力学。牛顿并没有“错”，他的想法不仅仅是“目前公认的”，而是因为基于该理论的计算与实验一次又一次地吻合而被证明是正确的……而且它们仍然是正确的，达到相当高的精度。他的想法只是需要根据我们不断扩展的探索宇宙的能力来扩展。因此，我们对原子核的理解不会受到当前理论任何进一步变化的影响，就像狭义相对论的出现没有影响我们在汽车制造等领域使用经典力学的方式一样。学生们不会仅仅学习“目前公认的构成原子核的理论”，他们会学习永远被理解为构成原子核的东西，因为这种理解已经得到了几乎无数次实验的证实。