01-神魔宇宙 ***宇宙天國首部曲 彌勒天書閣 https://maitreya-books.com/ 神話從來就不是怪力亂神,而是原始先民在日常生活情況的觀察之中,所建立的真實認知。唯有相信神話中的真實,才能感受到神話的詩意隱喻背後,所具有的神聖力量。打開你的想像,打開你的相信,你才能知道神話告訴了你什麼宇宙生命的資訊。 生命起源於宇宙之中,生長於宇宙之中,結束於宇宙之中,因此,宇宙的起源就是生命背景的起源。生命形成的每一個階段,其實都在述說著生命的本能,也就是生命本就存在的一種力量,在此雖是說明一種狀況,然而將這狀況投射在生命的生活行動之中,你就會明白自己究竟有哪些不可思議的本能!

愛因斯坦說過質能等價,但能量真的能轉換成質量嗎?

2024020219:24
愛因斯坦的狹義相對論裏,有一個著名的公式:質能公式,非常簡潔,能量等于質量乘以光速的平方。



這個公式看起來很簡單,讓兩個原本看起來毫不相幹的兩個物理屬性緊緊聯系在一起,其實公式本身並不像看起來如此簡單,還蘊藏著更深刻的奧秘。

由于光速非常大,每秒30萬公裏,光速的平方自然是一個更大的數字,這意味著一小撮質量就能轉換成巨大的能量。比如說,無論是核裂變還是核聚變過程,都會通過“損失質量”的方式釋放出巨大能量。



舉個例子,核裂變過程中,損失掉的1克質量,就相當于2000噸煤燃燒釋放出來的能量!

這裏說點題外話,很多人認爲原子彈和氫彈的發明就是因爲愛因斯坦的質能方程,其實這是一種誤解,兩者其實沒有什麽關系。人們只知道質能方程,知道物質中蘊藏著巨大能量,但並不知道如何利用這種能量。實際上,即便沒有愛因斯坦的質能方程,科學家也能制造出原子彈和氫彈。

質量轉換爲能量的現象在我們身邊其實是很常見的,核彈(原子彈和氫彈)就是最好的例子。除此之外,物體燃燒過程中的化學反應,嚴格來講也是質量轉換爲能量的過程,這一點與我們上學時學過的質量守恒定律好像發生了矛盾。

畢竟,在化學課上,老師都告訴我們,化學反應前後的質量是守恒的,不過嚴格來講化學反應過程也存在著質量虧損,因爲任何化學反應都會伴隨著能量變化, 只不過這種變化太微小了,我們通常近似認爲質量是守恒的。

那麽,既然質量和能量是等價的,現實中有沒有能量轉換成質量的現象呢?確實有,具體都有哪些呢?

首先我們需要簡單了解一下質量的定義。不要以爲質量很簡單,其實細說起來,質量的本質是相當複雜的,之前的科普中做過詳細的講述,這裏就不具體展開了。



總體來講,質量可以分爲靜質量和動質量,顧名思義,靜質量是指物體處于靜止狀態下的質量,但是世界上並不存在絕對靜止的東西,所以在物理學上是這樣定義靜質量的:在一個慣性系中,如果一個物體相對該慣性系靜止,那麽在該慣性系下測量到的質量就是靜質量。與靜質量對應的就是動質量,一個物體相對某慣性系運動,就具有動質量。

明白了以上這些,我們再來看看能量轉換成質量的例子。

第一,愛因斯坦的狹義相對論表明,一個物體的運動速度越快,質量就越大,這裏的質量就是指物體的動質量。那麽多出來的質量到底來自哪裏呢?



就是由能量轉化的。高速運動的物體會具備更大的動能,這些能量就轉化爲物體的動質量。只不過只有物體的速度接近光速時,物體的動質量變化才比較明顯,我們平時經曆的速度基本不會對物體的質量帶來任何影響。但是,只要速度足夠快,足夠接近光速,哪怕是一根針,都可以具備足夠大的能量和質量。



科學家曾做過此類實驗,通過粒子對撞機將兩個基本粒子加速到亞光速,然後讓它們發生碰撞,撞擊之後産生了總質量大于原兩個粒子總質量的新粒子。

多出來的質量其實就是由能量轉化來的,說明能量轉化爲物質需要海量的能量,短時間集中消耗掉,也有人認爲宇宙就是高能量奇點爆炸産生的。

第二,在微觀粒子中,能量轉化爲質量的例子其實是很多的,比如說原子核由質子和中子構成,而質子和中子都是由三個誇克構成。理論上講一個質子或中子的質量應該正好等于三個誇克的質量。


但實際上並非如此,三個誇克的質量總和僅占了質子或者中子質量的1%而已,剩下99%的質量其實都是能量轉化來的,什麽樣的能量呢?就是來自三個誇克之間的強相互作用,三個誇克之間通過強相互作用緊緊束縛在一起,由此産生了強大的束縛能,也就是強力場的能量,強力場通過膠子傳遞能量。

第三,如果你對上述兩種能量轉化成質量的方式不太滿意,還有最直接的例子。我們都知道光是電磁波,而電磁波也是純能量,不同頻率的電磁波能量也會有所不同。科學家曾做過這樣的實驗,在實驗室中利用強大的激光,可以制造出正反電子對,不管是電子還是反電子(正電子)都是物質。反過來,電子和正電子這兩種物質相遇,也會發生湮滅轉化成純能量。



其實所有能量和質量相互轉化的現象再次表明了,能量和質量是等價的,只是表現形式不同而已。但其實這種觀點也只是通俗的理解,更方便普通吃瓜群衆理解,嚴格來講也是不嚴謹的。

嚴格來講,能量和質量其實是“不等價”的,因爲能量才是最根本的東西,而質量只是能量的另一種表達方式而已。說白了,任何質量其實本質上都是能量,宇宙剛誕生之初就是純能量狀態,沒有質量這種屬性。

當然,這說來話長了,涉及到質量的本質,甚至是宇宙的起源還有基本粒子的形成問題。如果有興趣,可以翻翻我之前的科普文,有關于質量本質的詳細解讀,這裏就不再詳述了。

可以用一句話來通俗理解能量和質量的關系:能量的聚合就是質量,而質量的離散就是能量!


不管怎麽講,能量才是最根本的,我們的世界可以沒有質量,但不能沒有能量。哪怕是看起來空無一物的虛空環境,也具備最基本的能量,真空零點能。當然,理論上也存在比真空零點能更低的能量,那就是負能量,科學家們也確實在實驗中制造出了少許的負能量,這種能量也被認爲是制造蟲洞過程中不可或缺的東西!---來源: 宇宙時空-