深层解读爱因斯坦的“质能方程”,能量真的能转换成质量吗?

宇宙时空探索 2025-01-07 17:04:17

在爱因斯坦的狭义相对论的数学宝库中,隐藏着一个异常简明的公式——质能方程,其形式简洁至极:能量等于质量与光速平方的乘积。

公式本身看似无奇,然而它却将两个在常人眼中毫无交集的物理量——质量与能量,紧紧地捆绑在一起。然而,这个公式的背后,远比表面所见更富深意。

由于光速是个极大的数值,每秒三十万公里,光速的平方更是一个惊人的数字。这意味着极小的质量便可转换为惊人的能量。拿核裂变和核聚变来说,它们就是通过所谓的“质量亏损”来释放出惊人的能量的。

举个例子,在核裂变的过程中,一克的质量损失就等同于2000吨煤燃烧所释放出的能量!

插句题外话,许多人以为原子弹和氢弹的发明源自于爱因斯坦的质能方程,这其实是个误解。原子弹和氢弹的研制与质能方程并无直接关联。人们虽然了解质能方程,知道物质中潜藏巨大能量,却并不知如何利用这些能量。事实上,即使没有爱因斯坦的质能方程,科学家们仍然能够制造出原子弹和氢弹。

在我们周围的世界中,质量转为能量的现象并不少见,核弹(包括原子弹和氢弹)便是一个显而易见的例子。除此之外,像物质燃烧这类化学反应,本质上也是质量向能量的转化——这似乎与我们在学校所学的质量守恒定律有所冲突。

的确,在化学课上,老师们告诉我们化学反应前后的质量是守恒的。但实际上,在化学反应过程中也会出现微小的质量亏损,因为任何化学反应都会伴随能量的变化,只是这种变化极其微小,我们通常会将其忽略,而认为质量是守恒的。

那么,在质量和能量等价的情况下,现实中有没有能量转化为质量的例子呢?答案是肯定的,但具体都有哪些例子呢?

我们首先需要对质量的定义有个简单的了解。不要误以为质量是个简单的概念,实际上,质量的本质是非常复杂的,之前在科普中已有详述,这里不再赘述。

质量可以分为静质量和动质量。静质量是指物体在静止状态下的质量,但实际上,世界上并无绝对静止之物,因此物理学上对静质量的定义为:在某个惯性系中,物体相对该系静止时的质量即为静质量。而动质量则是指物体在运动状态下的质量。

明白了这些,我们再来看看能量转为质量的例子。

首先,爱因斯坦的狭义相对论指出,物体运动的速度越快,其质量越大,这里的质量指的是动质量。那么,这些额外的质量从何而来?

答案是来自能量的转化。高速运动的物体拥有更大的动能,这些动能转化为了物体的动质量。但只有当物体的速度接近光速时,动质量的变化才变得明显。日常生活中的速度对物体质量的影响几乎可以忽略不计。但是,一旦速度足够接近光速,哪怕是一根针,都可以获得极大的能量和质量。

科学家们曾进行过相关实验,他们使用粒子对撞机将两个基本粒子加速至亚光速,并使其发生碰撞。碰撞后产生的新粒子的总质量超过了原来两个粒子的质量之和。

这些多出来的质量正是由能量转化而来的,这表明,大量能量在短时间内集中消耗可以转化为物质。也有人认为,宇宙就是由一个高能量的奇点爆炸产生的。

其次,在微观粒子世界里,能量转化为质量的例子更为常见。例如,原子核由质子和中子构成,而质子和中子又由三个夸克组成。理论上讲,一个质子或中子的质量应正好等于三个夸克的质量之和。

然而,实际情况并非如此。三个夸克的质量总和仅占质子或中子质量的1%,其余99%的质量实际上是来自能量的转化。这些能量来自哪里?它们来自三个夸克之间的强相互作用力产生的束缚能。三个夸克通过强相互作用紧密束缚在一起,从而产生了强大的束缚能,也就是强力场的能量,这种能量通过胶子传递。

再者,如果你对以上两种能量转化为质量的例子仍不满意,还有一个最直观的例子。我们都知道,光是电磁波,而电磁波是纯能量,不同频率的电磁波具有不同的能量。科学家们通过实验发现,在实验室中利用强大的激光,可以制造出正反电子对,而电子和反电子(正电子)都是物质。反过来,当电子和正电子这两种物质相遇并湮灭时,它们会转化为纯能量。

所有这些能量与质量相互转化的例子都再次证明了,能量和质量是等价的,只是表现形式不同而已。然而,这种观点也只是为了便于普通读者理解,严格来说并不严谨。

严格来讲,能量和质量并不是“等价”的,因为能量才是最根本的东西,而质量只是能量的另一种表现方式。简而言之,任何质量本质上都是能量。在宇宙诞生之初,只有纯能量状态,并无质量这一属性。

当然,这个问题涉及到质量的本质,甚至是宇宙的起源和基本粒子的形成等问题,需要更深入的讨论。如果有兴趣,可以查阅之前的科普文章,其中有关于质量本质的详细解读,这里不再赘述。

可以简单理解能量和质量的关系为:能量的聚集形成质量,而质量的分散则转化为能量。

不管怎样说,能量才是最根本的存在,我们的世界可以没有质量,却不能没有能量。哪怕是看似空无一物的真空,也拥有最基本的能量,也就是真空零点能。理论上,也存在比真空零点能更低的能量,即负能量,科学家们在实验中也确实制造出了少量的负能量。这种能量被认为是构建虫洞不可或缺的成分!

1 阅读:34
评论列表
  • 2025-01-08 00:53

    真理从来都是简单的,不证自明的。所有物质100%由带电质量体/粒子构成,电子质子结合成中子,正负光子结合成中微子。………不显电性的中子,中微子,穿透材料/等离子体/微观电磁结构的能力强大,中微子极其微小,必然是穿透物质材料的冠军———惯性运动天才。电子质子光子都带电,穿透力当然不行。———物体材料边缘亚原子尺度正负电场密集分布,带电光子电子受引力斥力作用,分裂成双缝干涉条纹,边缘衍射条纹,奇怪吗???

  • 2025-01-08 00:55

    ❌质能方程是一个鬼把戏!!!———能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。物质质量是其不变的内在本质,能量(动能和势能)都是物质相互作用和相对运动变化的度量(质量不变),是变化现象。能量不是物质的本质,咋能与孤立质量等效???场无质量居然有能量?………数学(包括逻辑)都是基于物理公理的演绎,超越物理公理的数学能量理解当然是虚幻(1+1=2是自然哲学/物理公理,牛顿定义自然哲学公理作为数学原理)。………🍎🍎物质的本质是带电质量体,物质不灭,电荷守恒,电磁力与万有引力统一于物质的不变本质。能量,力,场,波等宇宙一切自然现象,都是物质/粒子相互作用相对运动的变化现象,没必要搞虚幻,搞虚幻是祸害。号称物质是波/波是物质/物质是能量,都是搞骗。质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖&蔑视自然,祸害基本概念和认知方法。———有人知道悖论斯坦的狗屁能量内涵是啥吗???狗屎核弹方程是如何应用的???………有趣的是木星象太阳一样自发光,它们的大气也相似。木星是裂变发光还是聚变发光??木星大气中的氦和氢有没有可能是裂变反应释放的???

  • 2025-01-08 00:52

    ⭕️科学/哲学追求确定性(真理/知道)是生存的必须,有现象复杂性。自然绝对诚实/决定论/宿命论,但意识作用于人体(物质)对宿命有扰动。🍎苏格拉底说,万变中寻求不变的真理/本质(物质不灭,能量守恒,1+1=2等)。花瓣飘零不是动量不确定,是大量动量作用观测不足的观测不确定。解释自然“不确定性”“对称或然性”想干啥?❌为不知道找原因吗??没有确定性(不知道)如何利用自然??空间连续可入,位置和速度精度无限。光粒子电荷质量大小(能量)不连续,不是运动不连续。大量粒子分布观测不确定,不是单粒子运动不确定。❌不确定性原理是假说搞骗!同与不同的确定性是科学认知的根本,“波粒二象性”祸害了这个认知的核心根基!!🍎绝对真理客观存在,人类诞生前月亮不运动吗?引力有没有?不言自明!🍎仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理吗?地心说依据的不变现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然_欺师灭祖的鬼把戏。瞎搞虚幻不确定,量子鬼学,好吗?❌科学追求确定性真理是生存智慧,悖论斯坦追求把不同弄成相同(统一场)?场是光速,地球速度显然不同,地球场跑了吗?这不是癫狂是什么?

  • 2025-01-08 00:52

    ⭕️粒子对撞机能创造新物质吗?不!!只能产生一些破碎(质量亏损)。核能化石能太阳能都是释放光(电磁粒子/不是虚粒子),能源之源在于光 photon energy and photon behavior discussions,物质包括光子本质是带电质量体都服从牛顿力学。正负光子(中微子)是电子质子撞击的破碎,强大电斥力(大于10^36倍引力)发射碎块到达零电势区速度就是真空光速。原子内遍布真空,极小光子惯性飞行,有引力场轨道运动与逃逸折射或撞击,有斥力场散射反射等。光子由静电势能获得高速,电子质子当然不行,原子惯性飞行穿透材料条件也差太多。中子大冲量撞击原子核是产生光子动能(核能)的关键途径,电子撞核/质子撞轨道电子,冲量都太小。……加速器驱动的次临界核能可获得无穷能源,且不受现有裂变材料的局限。⭕️热量温度是光子辐射(热质说),高温体辐射更多光子吸收低温体辐射的更少光子,温度传递只能由高温体到低温体(熵增是数学,原子获得光子动能相对运动带来生命生机不是绝望)。高温体辐射更多动能光子,当然微观运动更剧烈(热动说)。无光子辐射是绝对零度,宇宙背景辐射超过且接近绝对零度,获得绝对零度极难。

  • 2025-01-08 00:54

    ❌❌悖论斯坦//悖论潘多拉,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,数学冒充物理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学认知的核心根基/同与不同的确定性。瞎编自然因果(律),将解释现象当真理,以创造假说冒充祸害公设形而上学。后谎言掩盖解释前谎言搞了一辈子,祸害数学,祸害物理,祸害哲学,祸害绝对真理,终身搞骗,祸害极大极深极广。100多年了,还在鼓吹骗子/一个恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!居然成了一门生意??………狗屎都有用,欺骗有啥用?观测归纳认知自然,从来如此,只能如此。迷信跪拜蔑视自然&欺师灭祖的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,“科学家”比赛鼓吹神话悖论斯坦骗子以抬高自己,科学还有希望吗???

  • 2025-01-08 00:51

    ⭕️⭕️不是空间弯曲是道德弯曲。 ———引力本质是空间弯曲? 空间弯曲影响轨道还是影响受力?空间弯曲导致空间移动,空间跑掉了?空间移动速度是多少??如何观测?弯曲空间如何对质量有力作用?平直空间不认识质量??空间如何知道材料密度差异??骗子改变导弹和汽车的轨道方向是用力还是用空间弯曲?空间弯曲能弯住升空气球吗?活见鬼!体积太大会被空间卡死吗???水星椭圆进动轨道弯的套路不一样?👻两个质点靠在一起,质量引力的作用力和反作用力,空间往哪个方向弯呢?骗子知道吗?………人人可知空间静止可入,对物体没有力作用,胡编空间弯曲实际是道德弯曲,创造假说/诠释绕个弯就真了,做鬼梦!!………质量随相对速度变化,笑死人😄!相对速度无穷多,哪有高速低速之分?静质量是相对哪个速度参考系呢?各个方向相对速度不一样,难道各个方向质量不同吗?相对速度到处都是,明天还是,有原因和本质吗??………苏格拉底说,真理是唯一的(只能来自观测归纳),因果关系无穷多(解释无穷多都是辩证法/号称真理当然是骗)。❌不要搞道德弯曲,绝对空间的非惯性系变化及其观测才是真正的航天问题。

  • 2025-01-08 00:54

    ❌万能骗术无底洞:::—— 无中生有创造假说解释/诠释稀奇,你能证有吗?永远不可能。你能证无吗?永远不可能(时空无限,号称科技没达到)。解释/诠释稀奇号称证明,虽然是(悖论)骗,但你只好被迫证伪/无,进入万能骗术无底洞!!!………鬼把戏总是极难识破的,科学鬼把戏可以持续玩到人类灭绝!!!⭕️真善皆美!!!由真理得食物,善良是分配食物,没有真,善是不可能的。更爱真理是人类的最高智慧和希望。……… 终身搞悖论的爱因斯坦,雅称悖论斯坦,搞的是两头骗,万能骗,诱惑哲学复合骗,终身骗,祸害真理,当然只能是人类公敌!!一些人鼓吹骗子肯定有一种快乐,一种缺德愚蠢的快乐,蔑视自然瞎编科学前沿虚幻希望,祸害工程实践,搞骗术无底洞。骗子的温水煮了100多年了,他们的干劲今天仍然是如此之大!!!人类社会难道不需要猛醒吗???

  • 2025-01-08 00:51

    ⭕️时光倒流是数学当物理的骗术!8分钟前的太阳光,几十亿年前的琥珀苍蝇……只是影响意识记忆。用光观测雷电(来的快),声音观测雷电(有滞后),都不能改变雷电本身。由于绝对物理空间处处不同,钟摆移动到月球表面变慢了,时间定义不变是需要和追求,谁的时光倒流了??时光倒流动作回退?悖论斯坦跳楼摔不死,要往天上飘?要撞破天?❌号称应用相对论修正GPS原子钟的笑话: 狭义让钟变慢,广义让钟变快,关键是反复修正还是不行(误差90%)!详见论文“部分相对论效应对北斗原子钟性能影响分析” ⭕️ 时间是意识记忆先后多少的真实感觉。少年记忆增长多感觉时间多/慢,老年相反!为了观测和思考表达 ,抽象理想化定义(固定不变)时间,如同长度力pi数字文字等公设定义,源自观测经验,不是假说,不是现象真,用于表达现象真。意识记忆/走马灯先后多少的真实感觉不是虚幻,没有记忆就无法观测时间和运动变化。记忆有绝对顺序(不回退倒流)是绝对时间,观测时刻就是现在,时间流动的感觉就是意识记忆在发生。⭕️绝对时空清清楚楚无法改变,相对时空是数学虚幻,装神弄鬼白日做梦,只能是近似。宇宙时时处处可放羊???当然是鬼把戏。

  • 2025-01-08 00:53

    ❌波与场❌都是数学当物理,捉影弄鬼的把戏::水波/声波/沙丘波,都是物质/粒子相对运动的宏观时空分布。🍎波粒二象性?以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,是骗术笑话。更荒唐在于二象性祸害了认知自然的核心根基/同与不同的确定性。🍎场是数学虚幻,只能由源完全确定,无源场不可观测(源/月球潮汐力不是XX场力,源能量不是场能量),物质的场到处飞吗?飞的方向如何确定?地球场给你引力,你给地球场引力?也是笑话!!场速是光速,地球速度显然不同,地球场跑了吗?………赫兹电磁波实验,激励源是电火花,感应接收也是电火花,显然是光子动能传播与光电效应(发现晚于赫兹实验),用了电磁波来解释而已。电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的数学方法,牛顿的物质相互作用相对运动才是一切宏观微观现象的唯一根本!!带电质量体是物质本质属性,不需要也不可能由变化磁场产生,磁力对电磁粒子做功影响了正负电荷分布而已。❌水波声波不可能象光子一样真空直线传播。光是电磁粒子,当然可以穿越真空且与物质有相互作用。两朵乌云包括光电效应当然都是电磁理论的谬误证伪,骗子借机祸害经典力学体系,何其疯狂??

  • 2025-01-11 00:26

    能量通过玄闭合回路定生物质[得瑟][得瑟]

  • 2025-01-08 00:53

    ❌无穷连环骗::攻击万有引力普遍规律的超距作用,然后自己偷偷搞纠缠特殊规律的超距作用。号称自己更科学,然后说世界是虚幻。认知自然/想知道能不能趟过一条河?只能依靠观测归纳。将解释稀奇当真理,1974地外水星探测才发现了它的磁场。悖论斯坦不考虑电磁力对水星引力的干扰,居然能弄出很高精度???这不是灵魂肮脏是什么??? ❌❌最强大可怕的骗:::利用信任和权力搞骗,他们坐在令人敬仰的科学殿堂里,趾高气扬地,诠释自然号称证明,搞那些永远不会露馅的伪科学!!!然后教育更多的人“大胆假设(规律)细心求证”用搞骗的方法去思考!!!❌❌骗人当然都是思想实验解释/诠释。

  • 2025-01-08 00:52

    光电磁粒子的动能驱动原子运动,创造了无穷的原子重新组合机会,才有光合作用,才有生命和生机。

  • 2025-01-08 00:54

    ❌证实/证明理论是骗术:::需要证明的真理/理论是骗,号称证明真理/理论也是骗!!!真理理论作为预测未来的全称命题,证伪当然有效,证明/证实当然无效。号称证明XX论和万有引力定律,都是骗。实验只能证明具体现象真。 认知自然/想知道能不能趟过一条河?没有经验知识无法演绎应用,创造假说也没用,只能依靠观测归纳。所有自然规律都是对过去的归纳,未来不变,不变的原因是不知道,只能信任自然!——“相对真理”也是骗术,真理是客观存在的绝对真理,人类诞生之前月亮不运动吗??引力有没有??都是显而易见!仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理??地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然_欺师灭祖_搞骗的伎俩。❌❌大胆假设(规律),细心求证,都是骗术,是悖论斯坦发家(科学家)的“两头骗”!用假设猜想后脑勺肯定没用,搞1000年的鬼故事(假说假设,不是公设假定)也真不了,牛顿自然哲学反对任何创造假说!!!无人机,潜水艇,轮子,核弹的发明创造都是由公理和观测经验大胆演绎的结果/现象,与自然复杂现象一样,真理不变现象无穷多。质能方程演绎狗屎造核弹有用吗?

  • 2025-01-08 00:54

    光速不变假说见证了高超的骗术!——— 任何全称命题证伪当然有效,证明/证实当然无效。全称命题光速不变违背相对速度自然公理,已有效证伪!!!任何数学演绎能推理出来全称命题“光速不变”吗???无论多少次实验能证明全称命题“光速不变”吗???任何实验精度能证明“光速不变”吗???光速不变只能是创造假说当然是骗。相对光速/光速变化/超越光速当然都是正常现象。 光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗??光反射驱动光帆光速不变??相对速度变化导致多普勒效应和红移,是光速不变??光子离开黑洞速度变吗?光子进入黑洞速度也不变吗?掩盖谎言需要更多谎言!………光速常数C是经验公式的一个常数,不是光速不变,地球引力常数G当前还在努力提高观测精度。———量子不确定性原理如何解释光速不变这种无限的确定性???

  • 2025-01-08 00:53

    ❌解释光电效应是个笑话。物理机制根本没有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应不是真理,是毒药祸害,掩埋了科学真相阻碍了求知探索,贩卖自然因果骗术!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞光速不变??光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗???⭕️迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::证伪了麦克斯韦的电磁以太/电磁波学说,有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小10^-16,也测不到,近似为惯性系。

宇宙时空探索

简介:用通俗的语言诠释科学