根據愛因斯坦質能轉換公式,核彈實現了質量轉為能量,那有什麼能量轉為質量的例子呢?

穿越23730138


最明顯的例子相信我們都聽說過,那就是宇宙大爆炸!

在大爆炸之初,最後中並沒有物質,當然也沒有質量,而是一個純能量體,就像一鍋“濃湯”那樣。溫度和壓力極高!

隨著宇宙的冷卻,宇宙開始產生最基本的元素氫,然後是氦,具體怎麼由能量轉化為物質的不再詳述,這個過程非常漫長,並不是直接成為氫的,而是經過了一些基本粒子,比如中微子,膠子,夸克等!

所以,如今我們見到的一切都是由能量轉化過來的,本質上我們都是“能量”,而愛因斯坦的相對論也表明,能量和質量可以相互轉換,它們本質上並沒有區別!

那麼在我們如今的現實世界,有沒有能量轉化為質量的例子呢?

在強大的粒子對撞機裡就發生過這樣的事情,兩個接近光速飛行的粒子相撞,可以產生其他很多的微小粒子!


宇宙探索


答案是非常多。但我要舉一個最重要的例子,也是大多數人並不知道的例子。

首先我們看到的有質量的物體都是由原子組成的,原子是由原子核和電子組成的。原子核是由質子和中子組成的,而一個電子的質量約只有一個質子質量的兩千分之一,可以忽略。這樣有質量的物體,它的質量來源基本是原子核,即質子和中子。

好,有趣的問題來了,質子和中子分別由三個夸克組成,你們猜三個夸克的質量加起來有多少?你可能會說,一個質子(或中子)等於三個夸克,三個誇加起來的質量就是一個質子的質量嘛。我告訴你,答案是錯的,三個夸克的質量加起來只有一個質子質量的7%!你沒看錯,只有7%!那麼問題來了,剩下的93%哪裡去了?

剩下的93%就是這個問題的答案,它來自於夸克之間相互作用的能量!三個夸克之間通過不斷交換一種叫做“膠子”的無質量粒子,來維持質子和中子的存在。你也可以說這93%的質量來自於膠子,但膠子是無質量的,它是純能量。這些純能量貢獻了一個原子93%的質量。

所以我們眼中的這個世界,有93%的質量是由能量直接貢獻出來的。我們身體93%的質量是鎖在質子和中子內部的純能量!

更廣義的來說,只要是基本粒子通過,強相互作用組成的複合粒子,其能量來源絕大部分都是相互作用能量,而不是基本粒子的質量。所以這是愛因斯坦質能方程一個非常重要的表現。


九維空間


愛因斯坦從狹義相對論中推導出的質能方程表明,質量和能量之間具有深層次的關聯,連接它們的因子是一個常數,即光速的平方。從中我們可以知道質量能夠轉變為能量,核裂變反應(原子彈)、核聚變反應(氫彈、恆星的能量來源)、正物質和反物質發生湮滅都遵循這樣的規律。既然質量和能量是等效的,前者可以轉變為後者,那麼,後者也是能夠轉化為前者。

事實上,這個過程出現在宇宙的最初時刻。時間回到138億年前,在一次量子漲落中,宇宙從無限高的密度和溫度中誕生。隨著空間經歷暴脹與膨脹的過程,溫度逐漸下降,宇宙中的物質逐漸從純能量中產生,我們現在所知的一切物質都可以追溯到宇宙誕生之初的純能量。這是宇宙中能量轉變為質量的第一個例子。不過,這個過程發生在138億年前,我們都沒有見證過。那麼,在實驗中能否實現能量轉化為質量呢?

關於這一點,物理學家布萊特和惠勒在1934年提出了布萊特-惠勒過程:兩個光子互相碰撞之後會產生一個電子和一個正電子,這樣就能從能量中創造出物質。由於驗證布萊特-惠勒過程需要極高能量的光子,所以這個過程目前還沒有被完美驗證過。儘管如此,多個光子轉化為物質已經在美國SLAC國家加速器實驗室中觀測到。

此外,有一些人可能會認為光合作用是能量轉化為質量的過程,但這是錯誤的。光合作用是一種化學反應,遵循質量守恆定律,反應之前和之後的質量並沒有發生變化,只是光能轉化為化學能。因此,太陽光照射到地球上,並不會使地球的質量增加。


火星一號


根據愛因斯坦的質能方程,我們都知道如果物質有質量的變化,那麼必定有能量的變化,即ΔE=ΔMxc^2,這也就是原子彈的爆炸機理,通過減少質量來釋放能量,但是如果反過來,有人就會覺得有點難實現;就好像這些能量神奇地變成了基本粒子一樣,其實不是能量變成了粒子,而是這些能量通過粒子的組合方式被存儲起來。自然界中最明顯的例子就是光合作用,能量來源就是太陽光。

1:光合作用實在綠色植物的葉綠體內進行的,其過程分為光反應和暗反應兩個過程,光反應的特點是在光的作用下,水分子水分子氧化釋放電子,然後通過電子傳送系統傳送給NADP+,使它還原為NADPH。電子傳遞的另一結果是基質中質子被泵送到類囊體腔中,形成的跨膜質子梯度驅動ADP磷酸磷酸化生成ATP。這是第一步。

2:第二個階段是在沒有光的條件下進行的,暗反應階段利用光反應產生的NADPH和ATP進行碳的同化作用,使氣體二氧化碳還原為糖類;光合作用是一個巨型的能量轉換過程,植物在同化無機碳化物的同時,將太陽釋放的光能轉變為化學能,這些能量存儲在所形成的有機化合物中。

3:每年光合作用所同化的太陽能約為300J,約為人體所需能量的10倍。這些能量除了供植物本身和全部異養生物之用外,還可以供人類營養和活動的能來源。可見植物的光合作用就是以無機物為原料,在光的作用下,把能量轉換為由質量的有機物存儲起來,那麼根據愛因斯坦的理論,有能量的增加,必定有質量的增加。

4:植物再一年內可以吸收二氧化碳約7e+11噸,合成有機物約5e+11噸;人類所需的糧食、油料、纖維、木材、糖、水果等,都是來自光合作用,可以毫不誇張地說,沒有光合作用,人類就沒有食物和各種生活用品,沒有光合作用就沒有人類的生存和發展。


零維立方體


原創思想,恕本人直言,E=MC2是愛因斯坦此生犯的最嚴重的錯誤,能量的基本單元是光子,又有誰能夠把沒有質量,永恆運動的光子`變’為有質量的物質?所以,能夠賦予物質以質量的唯有質量點(即所謂`最小的黑洞’),當質量點俘獲並囚禁伽馬光子或其它物質粒子時,賦予新的物質粒子以質量。很抱歉,整個粒子物理的理論需要徹底地修改了。質量點和能量點-光子是構成一切物質粒子的基本構件,這就是本人的`終極粒子模型’。


孤猴78345271


好多沒上過大學的人都說光合作用,我就呵呵了!化學方程式的基本原則就是原子守恆,電子守恆,從化學方程式中能看出能量轉化為質量,質量增加?看不出來的!


實質上,質能轉換應該是實時存在的,物體速度變快,即動能增加,此時該物體質量是增加的,且滿足質能方程。

舉幾個例子:

1、科學家加速粒子,比如電子,速度越快質量越大,加速用的能量就成了質量。

(能量憑空直接轉換為粒子的實驗有沒有過我不知道,但正負電子相遇泯滅是直接根據質能方程將質量轉化成能量的,物理學家也是做過實驗的;反物質是真實存在的,理論上能量應該是會憑空轉化成質量的,產生粒子時是正反物質同時產生,和泯滅正好相反)

2、加熱物體,物體內能增加,分子運動速度變快,此時該物體質量也是增加的。

3、事實上化學反應也是有質能轉換的(原子和電子是絕對守恆的,但隨能量轉換原子和電子的質量是會變化的)。以我的理解,電子在原子的不同層級上時能量是不同的,這應該就是化學能的實質;其次,除了化學能變化,化學反應中內能變化也是存在的。

4、化學反應和加熱物體的例子中質量的我增量是極小的,但增量極小不代表著沒有增量。

5、總而言之,質量和能量是一體的,本質上沒有區別質量就是能量,能量就是質量。理解其中的原理,避不開的就是速度,有質量的東西,有速度就有能量。有人可能會問沒有速度的物體呢?這個問題請看看第一點中的相關描述。

6、以上就是我的理解,有什麼錯誤請指正,勿噴!


凱凱53151945


受不了了,你們學過大學化學嗎?所有的化學反應前後分子的質量就會有細微變化,這個變化對應的能量就會被釋放和吸收。

所有發熱的化學反應就是質量轉化為能量,所有吸熱的化學反應都是能量變為質量,也就是是說,隨時都有質能轉換。

追加一些知乎上的高人回覆,那些說化學反應前後質量不變的,只能說你們中學化學學的太好了,但忘了一句話“真理往前一步就是謬論”




宇宙無常我心有常


我不是這方面的專業人士,但這不影響我對此問題進行思考,為理解問題去查閱資料,並展開理解過程,這就是對科學的認識過程。

以下是我嘗試找到的所謂例子,供大家共同展開更深入的思考。

1.宇宙大爆炸就是一個能量轉化為質量的極端例子。

2.在粒子加速器中,能量被賦予給某些粒子,高能粒子碰撞後,能量損失,質量增加。

3.物質獲得能量被加速,這個加速過程就是一個質量增加的過程。

4.超新星事件中存在能量轉化成物質的過程。

5.極強能量場下,真空中會產生正負粒子對。

6.光子的運動質量就可以解釋為能量-質量。

至於光合作用,我覺得植物捕獲太陽光能,將二氧化碳與水中的氫和碳進行組合,無機物轉化為有機物,只是完成了能量的儲存,好像沒有質量轉化為能量。


聽松


從宏觀上看這種例子比較難找 但在微觀上最簡單的一個答案就是粒子加速器

人類建造的粒子加速器基本構造都是一根非常長的長形或環形管道 帶電粒子在這條管道中運動 不斷地被電場加速 最終轟擊到標靶物質上

那麼如果不設置標靶物質 讓帶電粒子無限長時間在管道內運行 粒子會不會被電場不斷加速到無限高速度呢 當然是不可能的 原因就是粒子被加速之後速度越來越高 具備的能量也就越來越大 而能量轉化為質量 粒子的動質量也就越來越大

宏觀生活中可以體會到質量越大的物體推動它加速就越費力 微觀上也同樣是這樣 隨著粒子動質量越來越大 電場對它的加速效果也會越來越小直至最後無法再繼續加速 這就是一個能量轉化為質量的實例


ErrDan


我個人認為的,不一定對啊。

我個人感覺光合作用就屬於能量變為質量的最常見的例子。光子是無質量的純能量體,光合作用被植物吸收,同時發生化學反應進而增加了質量。

再者,我認為化學反應也是能量與質量的一種微小的轉變,燃燒將部分質量轉化成能量熱量釋放出去,而自身質量減少,而少的這份質量就轉化成了能量。

那麼可能有人會問了,地球每天都在接收陽光吸收陽光,那地球的質量豈不是一直在增加?不完全是的,地球在接受陽光的同時也在向外輻射熱量輻射能量,而接受的和輻射出去的成動態平衡,所以地球質量應該也是動態平衡的。

也有人會問,燃燒要是損失質量那豈不是違背了化學上的質量守恆了麼?不能這麼說,化學上的質量和相對論中的質量並不能說是一樣的。化學上的質量個人認為就好像是宏觀質量,和能量是不一樣的東西,而相對論中認為質量和能量是一樣的,化學和物理講究質量守恆和能量守恆,而相對論叫質能守恆。就好像牛頓的宏觀物理,和微觀的量子物理,定義的是不同的領域。

我們知道核彈的威力是非常非常大的,他釋放出的能量就是由損失質量轉化成能量得來的,而不是化學上的化學能,是核能,是在原子級別上的質量損失,而化學能是分子級別上的質量損失。一次核爆炸損失的質量可能也才有幾十克幾百克,那平時我們接觸到的那些化學反應所放出的能量所損失的質量簡直就是微不足道的,甚至檢測不到。

再說一個知識,知識面廣的知道組成質子和中子的是夸克,而質子和中子中的夸克質量也才佔了總質量的3%(好像是這個數),而其餘的97%質量是由誇子之間的純能量體膠子提供的,膠子提供的是強互作用力的能量,體現到宏觀上就變成了質量。

個人所知道的東西寫了出來,不一定對,不對的請指教!


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