从宏观物体到微观物质的层次结构说明：本文是综合网络上的相关知识，编辑而成，以供大家参考。

一我们所在的这个宇宙是人类已知的最大物体，其曲率半径达到10^31m，约等于10^16光年。

（注：1光年≈ 9.46×10^15m，即约9.46万亿公里。

天文学上还用“秒差距”pc作距离单位，1pc≈3.08568×10^16m，约为3.26光年）。

宇宙中的物质不是连续均匀分布的，而是一团一团的，呈立体网状的。

宇宙中包含很多个超星系团，并且各个超星系团之间相距遥远。

每一个超星系团里面又包含若干个星系团，星系团彼此之间也是距离遥远。

每一个星系团里面又包含若干个星系群，星系群彼此之间也是距离遥远。

（星系群就是小的星系团，有的观点没有星系群的说法。

）每一个星系群里面又包含很多个大星系，大星系彼此之间也是距离遥远。

我们所在的银河系就是大星系之一，银河系直径约为10万多光年。

每一个大星系里面又包含很多个恒星系。

我们所在的太阳系，就是一个恒星系，它属于银河系中的一员。

银河系包含上千亿颗恒星，恒星彼此之间距离非常遥远。

恒星系基本上都是由位于中心的一颗或两三颗恒星，以及周围的若干附属天体组成。

附属天体包括行星、行星的卫星、彗星和其他一些小天体。

宇宙中除了上述天体，还弥漫着大量的星际气体和星际尘埃。

宇宙中所有的天体都在不断运转变化，各个星系团、恒星、行星和卫星等，都在旋转，既绕着它们系统的中心公转，同时又在自转。

但旋转的速度、方向和轨道角度等都各有不同。

宇宙中时常都有老的恒星死亡，变成红巨星、白矮星或黑洞；也时常有新的恒星诞生，有超新星爆发。

还有星系碰撞、撕裂、吞并等现象。

我们所在的太阳系，是由中心的一颗恒星——太阳，和周围的八大行星、数颗矮行星、上百颗天然卫星以及数以亿计的各种小天体组成。

太阳系的直径约为10^16 m ，即大约1光年。

太阳是一颗中等大小的恒星，是一个炽热的充满强磁场的等离子球体，也是太阳系最大的天体。

太阳的直径约为1.39×10^9m（即约为139万公里），大约只是太阳系直径的千万分之一。

太阳的质量很大，占了太阳系总质量的98.5% 以上。

地球是太阳系八大行星中的由内向外排列的第三颗行星，太阳到地球的距离称为一个天文单位，约为1.5×10^11m（即约1.5亿公里）。

地球的直径约为12700多公里。

地球构造主体分为三个层次，由外到内依次是：地壳、地幔和地核。

地壳是地球固体部分的最外层，平均厚度约17 km 。

地球是圈层结构，可分为地球外圈和地球内圈两大部分。

地球外圈可进一步划分为四个基本圈层，即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈；地球内圈可划分为三个基本圈层，即地幔圈、液态外核圈和固态内核圈。

在地球外圈与地球内圈之间还有一个过渡圈层，叫软流圈。

这样，整个地球总共包括八个圈层。

岩石圈，是地球表层的一个坚硬的固体圈层，主要由地壳和地幔的上层部分组成，成分主要是各种岩石。

岩石圈厚度不均，平均厚度约为100 km 。

岩石圈可分为六大板块：欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块和南极洲板块，这些板块在软流圈上面缓慢漂移。

地球表面71%为海洋，29%为陆地。

地球陆地分为五块大陆（欧亚大陆、非洲大陆、美洲大陆、澳洲大陆和南极大陆）和很多岛屿。

地球上的海洋包括四个大洋（太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋）及其附属海域。

（也有观点认为还应该划分一个南冰洋）。

地球上的生物包括植物、动物和微生物。

现存的植物约有40多万种，动物约有110多万种，微生物至少有10多万种。

现存的生物都生活在岩石圈的上层部分至大气圈的下层部分，以及水圈的大部分，构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。

地球上的生物种类繁多，尺度悬殊也很大。

最小的寄生病毒，直径不到30nm；能独立存活的微生物，也有小至100nm的。

而现存的最大动物——蓝鲸，体长可达30m以上，体重可达到近200t。

人类属于动物之一，但是与其他动物明显不同，人类具有高度智慧，创造了高度发达的文明。

目前在宇宙中还没有发现其他高级智慧生物。

高等生物的躯体，可分为若干个部分，每个部分又分为若干组织，每种组织由相应的细胞构成。

一个人体总共由几十万亿个细胞构成。

细胞是生物体基本的结构和功能单位。

除了寄生病毒以外的所有生物体，都是由各种细胞构成。

不同种类的细胞，其寿命、功能和大小都不同，小的只有1μm，大的有100μm（即0.1mm）。

物质可分为无机化合物和有机化合物两大类。

有机化合物，简称有机物，是指含有碳元素的化合物，也可看作是碳氢化合物及其衍生物。

通常把一些简单的含碳化合物，比如一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐等，作为无机物来研究。

生物体中大多数种类的物质、生物死亡后分解或转化的物质、石化燃料类物质及其化工制品（塑料、橡胶、药物等），大都属于有机物。

除了有机物之外的其他所有物质，都属于无机物。

比如各种岩石、沙砾、土壤和大气的主要成分，水（冰），矿物等，都是无机物。

目前已知的无机化合物约有5万种，而有机化合物达到700万种以上。

不论无机物还是有机物，都是由大量的分子组成的。

分子是物质中能够独立存在、相对稳定并保持该物质化学特性的最小单元。

不同的物质，具有不同的分子。

所有分子都在永不停歇地做无规则运动（包括移动或振动），分子之间都有间隙。

在分子的作用力范围内（通常不超过分子直径10倍的距离），分子之间具有相互作用力（引力和斥力）。

不同的分子，大小和质量都差异较大。

蛋白质、纤维素之类的高分子化合物，其分子能达到0.1mm，分子量可达几百万。

一般物质的分子，直径尺度为10^-10m，即0.1纳米，分子量从几到几百不等。

分子量，表示物质分子的相对质量。

各种分子的分子量，可以查询资料或根据原子量计算得到。

物质的量，用摩尔（mol）作单位来表示。

1mol的任何物质所包含的结构粒子数与12克的碳-12元素的原子数目相等，该数目等于6.02×10^23，这个数目叫摩尔常数，又称为阿佛加德罗常数，即1mol = 6.02×10^23 。

1mol物质的质量叫该物质的摩尔质量，单位是g/mol 。

任何原子、分子或离子的摩尔质量，数值上分别等于该种粒子的原子量、分子量或组成离子的原子团的原子量之和。

比如氧气的分子量是32，那么1摩尔氧气分子的总质量为32克。

任何物质的质量，等于物质的量（摩尔数，单位mol）与该物质的摩尔质量（单位g/mol）之乘积。

在0℃及1标准大气压的标准状况下，1mol的任何气体所占的体积都是22.4升。

分子都是由一种或多种原子构成。

不同种类和数量的原子，能够构成很多种不同的分子。

即使相同种类和数量的原子，也可以构成不同的分子，因为分子结构还包括以下两个方面：一是原子在分子中的排列方式，二是分子中的原子与原子之间的结合方式。

如果某种物质的分子只包含一个原子，我们就说这种物质是由原子直接构成的。

纯金属物质基本都属于这种情况。

如果某种物质的分子包含多种原子，但物质并非由分子简单组合而成，而是由不同原子按照一定规律间隔排列组合而成，我们也可以认为这种物质是由不同原子构成的。

氯化钠之类的离子型晶体基本就属于这种情况。

原子是一种元素能保持其化学性质的最小单位，是物质进行化学反应的基本微粒。

原子由位于它中心的一个致密的原子核，和周围各个轨道上绕核高速运动的若干个电子构成。

原子核由若干个质子和中子组成。

质子和中子又统称为核子。

不同的元素，其原子中所含的质子、中子和电子的数目不同。

不同轨道上的电子会在不同的特定区域内运动，根据某个电子在空间某区域出现的几率，而有着某种特殊形状的电子空间，人们形象地称之为电子云。

一个质子带一个正电荷，中子不带电。

一个电子带一个负电荷。

由于原子中的质子数和电子数相等，所以原子整体呈电中性（不显电性）。

原子是参与化学反应的最小单位，在化学反应中，各种原子核都不变，只是核外电子发生迁移，从而使某些原子核组成新的组合，变成新的分子。

元素是质子数相同的一类原子的总称，人类已经发现了一百多种元素。

几乎每种元素都包括若干种不同的同位素原子（所含的中子数不同）。

自然界存在的同位素共三百多种，而人造的同位素达到一千多种。

很多同位素原子都不稳定，易衰变成其他原子。

元素周期表中的原子序数 = 核电荷数= 核内质子数= 核外电子数。

原子质量数 = 质子数 + 中子数。

（电子质量极小，可忽略不计）。

已经发现的这一百多种元素，构成了地球上千千万万种不同的物质。

理论和实际探测都表明，自然界的元素种类不会超过150种。

不同的原子，其大小和质量都不一样。

最小的是氢原子，直径约8×10^-11m；最大的是铯原子，直径约5×10^-10m 。

总的来说，原子与分子的尺度都接近同一个数量级，说明分子中的各个原子结合得比较紧密。

人类已经发现的稳定的原子当中，最轻的是氢-1原子，最重的是铅-208原子。

原子中的原子核很小，但密度很大，具有的能量也很大。

不同的原子核，其大小和质量不同。

原子核直径大多在10^-15 ~ 10^-14m之间，大约是原子直径的万分之一。

在这极小的原子核里却集中了99.96 % 以上的原子质量。

原子核的密度极大，核密度约为10^17 kg/m³。

上述数据说明，原子内的粒子（原子核和电子）只占整个原子体积的万亿分之一，也就是说原子内部基本就是空荡荡的。

这与恒星系内部相似。

质子和中子的直径都约为10^-15m ，基本上与原子核在同一个数量级，说明核内的质子和中子结合很紧密。

中子的质量比质子略大一点点。

电子很小，也很轻。

电子的大小不到质子的千分之一，电子的质量大约是质子的1840分之一。

如今，人类发现宇宙中共有四种基本相互作用力：强相互作用力、弱相互作用力、电磁相互作用力和万有引力，分别简称为：强力、弱力、电磁力和引力。

能在宏观世界中表现出来的只有引力和电磁力两种（引力表现为重力，除引力外的所有力都属于电磁力）。

强力和弱力都只作用在微观粒子身上。

强力只在10^-15m范围内有显著作用，弱力的作用范围不超过10^-16m 。

电磁力和万有引力的作用范围都是无限远（但作用力会随着距离增加而大大减小）。

四种力的强度比较如下：强力100，电磁力1，弱力10^-10，万有引力10^-38。

相比而言，万有引力的强度非常弱，对于生活中的普通物体或微观粒子，它们之间的万有引力可以忽略不计；但在巨大的天体之间，万有引力几乎是唯一的作用力。

人们把构成物质的那些最小的微粒，叫基本粒子。

事实上，没有绝对的基本粒子。

到目前为止，人类发现的所谓基本粒子已达上百种。

根据作用力的不同，基本粒子分为强子、轻子和传播子三大类。

根据基本粒子的角动量（称为自旋）的不同，基本粒子又分为费米子和玻色子两类。