根据爱因斯坦质能转换公式,核弹实现了质量转为能量,那有什么能量转为质量的例子呢?

穿越23730138


最明显的例子相信我们都听说过,那就是宇宙大爆炸!

在大爆炸之初,最后中并没有物质,当然也没有质量,而是一个纯能量体,就像一锅“浓汤”那样。温度和压力极高!

随着宇宙的冷却,宇宙开始产生最基本的元素氢,然后是氦,具体怎么由能量转化为物质的不再详述,这个过程非常漫长,并不是直接成为氢的,而是经过了一些基本粒子,比如中微子,胶子,夸克等!

所以,如今我们见到的一切都是由能量转化过来的,本质上我们都是“能量”,而爱因斯坦的相对论也表明,能量和质量可以相互转换,它们本质上并没有区别!

那么在我们如今的现实世界,有没有能量转化为质量的例子呢?

在强大的粒子对撞机里就发生过这样的事情,两个接近光速飞行的粒子相撞,可以产生其他很多的微小粒子!


宇宙探索


答案是非常多。但我要举一个最重要的例子,也是大多数人并不知道的例子。

首先我们看到的有质量的物体都是由原子组成的,原子是由原子核和电子组成的。原子核是由质子和中子组成的,而一个电子的质量约只有一个质子质量的两千分之一,可以忽略。这样有质量的物体,它的质量来源基本是原子核,即质子和中子。

好,有趣的问题来了,质子和中子分别由三个夸克组成,你们猜三个夸克的质量加起来有多少?你可能会说,一个质子(或中子)等于三个夸克,三个夸加起来的质量就是一个质子的质量嘛。我告诉你,答案是错的,三个夸克的质量加起来只有一个质子质量的7%!你没看错,只有7%!那么问题来了,剩下的93%哪里去了?

剩下的93%就是这个问题的答案,它来自于夸克之间相互作用的能量!三个夸克之间通过不断交换一种叫做“胶子”的无质量粒子,来维持质子和中子的存在。你也可以说这93%的质量来自于胶子,但胶子是无质量的,它是纯能量。这些纯能量贡献了一个原子93%的质量。

所以我们眼中的这个世界,有93%的质量是由能量直接贡献出来的。我们身体93%的质量是锁在质子和中子内部的纯能量!

更广义的来说,只要是基本粒子通过,强相互作用组成的复合粒子,其能量来源绝大部分都是相互作用能量,而不是基本粒子的质量。所以这是爱因斯坦质能方程一个非常重要的表现。


九维空间


爱因斯坦从狭义相对论中推导出的质能方程表明,质量和能量之间具有深层次的关联,连接它们的因子是一个常数,即光速的平方。从中我们可以知道质量能够转变为能量,核裂变反应(原子弹)、核聚变反应(氢弹、恒星的能量来源)、正物质和反物质发生湮灭都遵循这样的规律。既然质量和能量是等效的,前者可以转变为后者,那么,后者也是能够转化为前者。

事实上,这个过程出现在宇宙的最初时刻。时间回到138亿年前,在一次量子涨落中,宇宙从无限高的密度和温度中诞生。随着空间经历暴胀与膨胀的过程,温度逐渐下降,宇宙中的物质逐渐从纯能量中产生,我们现在所知的一切物质都可以追溯到宇宙诞生之初的纯能量。这是宇宙中能量转变为质量的第一个例子。不过,这个过程发生在138亿年前,我们都没有见证过。那么,在实验中能否实现能量转化为质量呢?

关于这一点,物理学家布莱特和惠勒在1934年提出了布莱特-惠勒过程:两个光子互相碰撞之后会产生一个电子和一个正电子,这样就能从能量中创造出物质。由于验证布莱特-惠勒过程需要极高能量的光子,所以这个过程目前还没有被完美验证过。尽管如此,多个光子转化为物质已经在美国SLAC国家加速器实验室中观测到。

此外,有一些人可能会认为光合作用是能量转化为质量的过程,但这是错误的。光合作用是一种化学反应,遵循质量守恒定律,反应之前和之后的质量并没有发生变化,只是光能转化为化学能。因此,太阳光照射到地球上,并不会使地球的质量增加。


火星一号


根据爱因斯坦的质能方程,我们都知道如果物质有质量的变化,那么必定有能量的变化,即ΔE=ΔMxc^2,这也就是原子弹的爆炸机理,通过减少质量来释放能量,但是如果反过来,有人就会觉得有点难实现;就好像这些能量神奇地变成了基本粒子一样,其实不是能量变成了粒子,而是这些能量通过粒子的组合方式被存储起来。自然界中最明显的例子就是光合作用,能量来源就是太阳光。

1:光合作用实在绿色植物的叶绿体内进行的,其过程分为光反应和暗反应两个过程,光反应的特点是在光的作用下,水分子水分子氧化释放电子,然后通过电子传送系统传送给NADP+,使它还原为NADPH。电子传递的另一结果是基质中质子被泵送到类囊体腔中,形成的跨膜质子梯度驱动ADP磷酸磷酸化生成ATP。这是第一步。

2:第二个阶段是在没有光的条件下进行的,暗反应阶段利用光反应产生的NADPH和ATP进行碳的同化作用,使气体二氧化碳还原为糖类;光合作用是一个巨型的能量转换过程,植物在同化无机碳化物的同时,将太阳释放的光能转变为化学能,这些能量存储在所形成的有机化合物中。

3:每年光合作用所同化的太阳能约为300J,约为人体所需能量的10倍。这些能量除了供植物本身和全部异养生物之用外,还可以供人类营养和活动的能来源。可见植物的光合作用就是以无机物为原料,在光的作用下,把能量转换为由质量的有机物存储起来,那么根据爱因斯坦的理论,有能量的增加,必定有质量的增加。

4:植物再一年内可以吸收二氧化碳约7e+11吨,合成有机物约5e+11吨;人类所需的粮食、油料、纤维、木材、糖、水果等,都是来自光合作用,可以毫不夸张地说,没有光合作用,人类就没有食物和各种生活用品,没有光合作用就没有人类的生存和发展。


零维立方体


原创思想,恕本人直言,E=MC2是爱因斯坦此生犯的最严重的错误,能量的基本单元是光子,又有谁能够把没有质量,永恒运动的光子`变’为有质量的物质?所以,能够赋予物质以质量的唯有质量点(即所谓`最小的黑洞’),当质量点俘获并囚禁伽马光子或其它物质粒子时,赋予新的物质粒子以质量。很抱歉,整个粒子物理的理论需要彻底地修改了。质量点和能量点-光子是构成一切物质粒子的基本构件,这就是本人的`终极粒子模型’。


孤猴78345271


好多没上过大学的人都说光合作用,我就呵呵了!化学方程式的基本原则就是原子守恒,电子守恒,从化学方程式中能看出能量转化为质量,质量增加?看不出来的!


实质上,质能转换应该是实时存在的,物体速度变快,即动能增加,此时该物体质量是增加的,且满足质能方程。

举几个例子:

1、科学家加速粒子,比如电子,速度越快质量越大,加速用的能量就成了质量。

(能量凭空直接转换为粒子的实验有没有过我不知道,但正负电子相遇泯灭是直接根据质能方程将质量转化成能量的,物理学家也是做过实验的;反物质是真实存在的,理论上能量应该是会凭空转化成质量的,产生粒子时是正反物质同时产生,和泯灭正好相反)

2、加热物体,物体内能增加,分子运动速度变快,此时该物体质量也是增加的。

3、事实上化学反应也是有质能转换的(原子和电子是绝对守恒的,但随能量转换原子和电子的质量是会变化的)。以我的理解,电子在原子的不同层级上时能量是不同的,这应该就是化学能的实质;其次,除了化学能变化,化学反应中内能变化也是存在的。

4、化学反应和加热物体的例子中质量的我增量是极小的,但增量极小不代表着没有增量。

5、总而言之,质量和能量是一体的,本质上没有区别质量就是能量,能量就是质量。理解其中的原理,避不开的就是速度,有质量的东西,有速度就有能量。有人可能会问没有速度的物体呢?这个问题请看看第一点中的相关描述。

6、以上就是我的理解,有什么错误请指正,勿喷!


凯凯53151945


受不了了,你们学过大学化学吗?所有的化学反应前后分子的质量就会有细微变化,这个变化对应的能量就会被释放和吸收。

所有发热的化学反应就是质量转化为能量,所有吸热的化学反应都是能量变为质量,也就是是说,随时都有质能转换。

追加一些知乎上的高人回复,那些说化学反应前后质量不变的,只能说你们中学化学学的太好了,但忘了一句话“真理往前一步就是谬论”




宇宙无常我心有常


我不是这方面的专业人士,但这不影响我对此问题进行思考,为理解问题去查阅资料,并展开理解过程,这就是对科学的认识过程。

以下是我尝试找到的所谓例子,供大家共同展开更深入的思考。

1.宇宙大爆炸就是一个能量转化为质量的极端例子。

2.在粒子加速器中,能量被赋予给某些粒子,高能粒子碰撞后,能量损失,质量增加。

3.物质获得能量被加速,这个加速过程就是一个质量增加的过程。

4.超新星事件中存在能量转化成物质的过程。

5.极强能量场下,真空中会产生正负粒子对。

6.光子的运动质量就可以解释为能量-质量。

至于光合作用,我觉得植物捕获太阳光能,将二氧化碳与水中的氢和碳进行组合,无机物转化为有机物,只是完成了能量的储存,好像没有质量转化为能量。


听松


从宏观上看这种例子比较难找 但在微观上最简单的一个答案就是粒子加速器

人类建造的粒子加速器基本构造都是一根非常长的长形或环形管道 带电粒子在这条管道中运动 不断地被电场加速 最终轰击到标靶物质上

那么如果不设置标靶物质 让带电粒子无限长时间在管道内运行 粒子会不会被电场不断加速到无限高速度呢 当然是不可能的 原因就是粒子被加速之后速度越来越高 具备的能量也就越来越大 而能量转化为质量 粒子的动质量也就越来越大

宏观生活中可以体会到质量越大的物体推动它加速就越费力 微观上也同样是这样 随着粒子动质量越来越大 电场对它的加速效果也会越来越小直至最后无法再继续加速 这就是一个能量转化为质量的实例


ErrDan


我个人认为的,不一定对啊。

我个人感觉光合作用就属于能量变为质量的最常见的例子。光子是无质量的纯能量体,光合作用被植物吸收,同时发生化学反应进而增加了质量。

再者,我认为化学反应也是能量与质量的一种微小的转变,燃烧将部分质量转化成能量热量释放出去,而自身质量减少,而少的这份质量就转化成了能量。

那么可能有人会问了,地球每天都在接收阳光吸收阳光,那地球的质量岂不是一直在增加?不完全是的,地球在接受阳光的同时也在向外辐射热量辐射能量,而接受的和辐射出去的成动态平衡,所以地球质量应该也是动态平衡的。

也有人会问,燃烧要是损失质量那岂不是违背了化学上的质量守恒了么?不能这么说,化学上的质量和相对论中的质量并不能说是一样的。化学上的质量个人认为就好像是宏观质量,和能量是不一样的东西,而相对论中认为质量和能量是一样的,化学和物理讲究质量守恒和能量守恒,而相对论叫质能守恒。就好像牛顿的宏观物理,和微观的量子物理,定义的是不同的领域。

我们知道核弹的威力是非常非常大的,他释放出的能量就是由损失质量转化成能量得来的,而不是化学上的化学能,是核能,是在原子级别上的质量损失,而化学能是分子级别上的质量损失。一次核爆炸损失的质量可能也才有几十克几百克,那平时我们接触到的那些化学反应所放出的能量所损失的质量简直就是微不足道的,甚至检测不到。

再说一个知识,知识面广的知道组成质子和中子的是夸克,而质子和中子中的夸克质量也才占了总质量的3%(好像是这个数),而其余的97%质量是由夸子之间的纯能量体胶子提供的,胶子提供的是强互作用力的能量,体现到宏观上就变成了质量。

个人所知道的东西写了出来,不一定对,不对的请指教!


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