2020-03-25 22:11:07 佚名

心我在人就在

誤會最深的物理學定律

質能方程一直以來都是被誤解的最深的物理學公式。有人認為它是原子彈和氫彈的原理，還有人把這裡表達的質能關係搞錯。

那我們先從把質能方程當成是指製造原子彈和氫彈的原理的說法說起。這個說法到底對不對呢？

實際上，這個說法是不夠準確的。為什麼這麼說呢？

這就要從原子彈和氫彈本身的說起。原子彈的原理實際上是核裂變和鏈式反應。一般來說，製造原子彈所採用的材料是鈾元素。在整個反應是在原子核層面進行的，一個較大的原子核會裂成兩個較小的原子核。同時，如果我們仔細計算一下反應前後的反應物和生成物的質量，就發現，反應物的質量是要大於生成物的質量，也就是說，整個反應過程中，出現了質量虧損。

那這些質量哪去了呢？

實際上，這些能量並沒有丟，如果我們把整個反應放在一個和外界沒有任何物質、能量交換的密閉容器中，並且用一個理想的秤來進行稱量，我們就會發現反應前後，重量是相同的，（這裡補充一句，質量和重量不是一回事，但它們在地球上滿足一定的線性關係。）也就是說，質量前後沒有發生改變，說白了，就是質量守恆了。

那為什麼會這樣的情況呢？

這裡就要提到質能方程E=mc^2，這個方程告訴我們，質量和能量是等價關係，這個理論是發表在1905年的質能等價論文當中，是愛因斯坦當年四篇曠世著作的其中一篇。

而原子彈的原理核裂變實際上是1937年才由幾位核物理學家共同提出來。所以，如果我們只知道質能方程，是不可能製造出原子彈這樣的東西的，只有掌握了原子核的基本情況，才有可能做出原子彈。

那質能方程是如何解決這個問題的呢？

愛因斯坦認為，質量和能量是一個東西，是一個物體的兩個面，質量是能量，能量也是質量，或者說質量裡有能量，能量裡有質量。

因此，原子彈爆炸時，反應前後，發生了質量的損失，實際上這個質量是以能量的形式釋放出來的，這些被釋放的能量如果你收集起來，就會發現它就等於反應前後損失的質量。

質能方程可以解釋為什麼原子彈的威力會那麼大，但它不是原子彈的原理。同樣的，質能方程還能解釋化學反應的能量釋放。如果一個化學反應是放熱反應，那這意味著，反應前後，整個體系的質量發生了虧損，這部分質量的虧損就以熱的形式釋放出來。

只不過，由於我們的儀器精度有限，這個質量的虧損很難能夠測出來，我們可以把質能方程等式兩邊進行移項就會發現，m=E/c^2，m是損失的質量，E是釋放的能量（化學反應中的放熱），c是光速，是3*10^8。

因此，損失的質量=釋放的能量/（9*10^16）。所以只有當釋放的能量十分巨大時，我們才能夠明顯感受到質量的虧損。

通過以上的分析，我們可以進一步的去理解質量守恆定律，能量守恆定律和質能守恆定律。以前很多人會說，質量和能量是轉化關係。因此，質量守恆定律和能量守恆定律是不夠用的，所以質能守恆定律才是普世的。

但實際上，這樣的理解是錯誤的。根據質能等價，我們知道質量和能量是一個東西。因此，質量守恆定律是正確的，能量守恆定律也是正確的，因此，質能守恆定律才是正確的。這完全取決於你用什麼樣的方式去測量這個系統，是測質量，那就是質量守恆，是測能量，那就是能量守恆。

能量從哪來？

之所以很多人會把質能方程理解錯，有一個核心的原理就在於概念混淆不清。說白了就是質量、能量、物質三者傻傻分不清。

如上文所說的，質量和能量其實是一個東西，那問題來了，物質是什麼？

客觀地說，在物理學中，並沒有對物質進行定義。物理學概率的定義有個基本要求，那就是可以用數學語言來刻畫，並且能用實驗來定量分析。所以，我們看質量和能量都是有單位的，你什麼時候聽說過物質的單位？

當然，我們會有物質的量的概念，早期這就是質量的意思，還有如今化學當中，也存在著物質的量的概念，這直接把物質和微觀粒子構建起來了關係。但這些都不能直接描述物質本身。

如今，許多科學家會提出這樣的觀念，物質實際上是極度壓縮的能量，或者說是密度極其高的能量。

你看，所有的物質都是具有質量，根據質能等價，所有的能量也是具有能量的一面的。所以，物質本身就是能量，只是形式和我們平時所說的能量不太一樣罷了。

那既然如此，其實整個宇宙都是能量的，你也可以說都是質量的，或者都是物質的，因為它們本來就是一體的。那能量從哪來的呢？

客觀地說，如今我們並不能很好地解釋這一切。我們只知道，宇宙起源於138億年前的一次大爆炸。

如今的一切都來自於那次大爆炸，也就是說，能量來自於138億年前的大爆炸。

那如果你要問，大爆炸之前到底是什麼？或者為什麼會有大爆炸。

客觀地說，答案是：不知道。很多人會因此而質疑大爆炸的正確性。客觀地說，大爆炸是目前主流的科學理論，也有非常紮實的證據，比如：哈勃紅移，宇宙微波輻射，氦元素丰度。

即便是我們不知道宇宙大爆炸之前是什麼，我們也沒有辦法否定大爆炸理論。為什麼這麼說呢？

我們來想象一下，你認識張三這個人，或者聽周圍的朋友說起張三這個人，那你是否可以判定張三存在呢？

答案是：可以。我們目前所掌握的證據可以判斷宇宙大爆炸存在過。

如果我們不知道張三的母親和父親是誰，也不知道張三母親如何十月懷胎把張三生下來，那我們能否直接說下判斷張三不存在？

實際上，我們不能。所以，我們即便不知道宇宙大爆炸之前到底是什麼，以及為什麼會有宇宙爆炸。我們也不能去否定宇宙大爆炸存在過。

總結

因此，只要宇宙大爆炸的證據足夠充足，我們就可以判定這理論是成立的。那麼，我們所知道的就是，能量在宇宙大爆炸那一切就存在於這個宇宙當中了。

鍾銘聊科學

你這問題。。。

E=MC²是正確的，被驗證了的，怎麼到您那裡就成如果了？

如果您對這個公式都不認可，那就沒什麼好談的了。

偽裝的觀點

在我們用來描述宇宙的所有方程式中，也許最著名的方程式E =mc²也是最令人深刻的。它是愛因斯坦於100多年前首次發現的，它教會了我們許多重要的事情。我們可以將質量轉化為純能量，例如通過核裂變、核聚變或物質反物質湮滅。我們可以僅憑純粹的能量來製造粒子（和反粒子）。

圖注：1934年，愛因斯坦為觀眾推導了狹義相對論。如果我們要求能量守恆，E=mc²必須是有效的。

而且，也許最有趣的是，它告訴我們，任何質量的物體，無論我們對其進行冷卻，放慢速度或與其他物體隔離，都將始終具有一定的內在能量。有一個問題一直縈繞在腦海中，那就是：

在方程E =mc²中，“ m”中的能量從何而來？

圖注：複合粒子和基本粒子的大小，其中可能較小的粒子位於已知的內部。隨著大型強子對撞機的出現，我們現在可以將夸克和電子的最小尺寸限制在10^(-19)米，但我們不知道它們到底能走多遠，也不知道它們是點狀的、有限大小的，還是真正的複合粒子。

讓我們以最小的尺度潛入內部物質以進行發現。

我們要做的第一件事是理解方程E =mc²，先來看看質能方程每一項的代表什麼意義。

E代表能量：在這種情況下，我們正在觀察的粒子（或一組粒子）中包含的總能量。
m 代表質量：我們正在考慮的粒子的總靜止質量，其中"靜止質量"表示粒子的質量不運動，並且不通過任何已知力（重力、核力或電磁力）與任何其他粒子綁定。
c²是光速的平方：在這種情況下，只有一個轉換因子，它告訴我們如何將質量（以千克為單位）轉換為能量（以焦耳為單位）。

我們從核反應中獲得這麼多能量的原因直接來自這個等式E =mc²。

圖注：Enewetak環礁上的核武器測試氫彈Mike（產量為10.4 Mt）。該測試是常春藤行動的一部分。Mike是有史以來第一個測試過的氫彈。釋放這麼多能量相當於將大約500克物質轉化為純能量：如此少量的物質就發生了驚人的大爆炸。涉及裂變或聚變的核反應都可能產生非常危險的長期放射性廢物。

即使我們將一千克（1千克）的質量轉化為能量，c²[即（299,792,458 m / s）²]的事實必然意味著我們將從轉化中得到相當於215萬噸TNT的能量。這就解釋了為什麼太陽會輸出這麼多的能量。為什麼核反應堆如此高效？為什麼受控核聚變的夢想是能源的“聖盃”？以及為什麼核彈如此強大又如此危險。

但是E =mc²也有更趣的一面。這意味著存在一種能量形式，無論你對粒子做什麼，都不能從粒子中拿走。只要它仍然存在，這種形式的能源將永遠與它共存。這有很多原因，但最有趣的是，所有其他形式的能量確實可以去除。

圖注：宇宙中基本粒子靜止質量決定了何時和在什麼條件下可以創建它們，並描述了它們如何在廣義相對論中彎曲時空。粒子、場和時空的特性都是描述我們居住的宇宙所必需的。

例如，運動中的粒子具有動能：與它在宇宙中運動相關的能量。當快速移動的巨大物體與另一個物體碰撞時，無論碰撞如何發生，碰撞都會為其賦予能量和動量。這種形式的能量存在於粒子的靜止質量能之上。它是粒子運動固有的能量形式。

但這是一種能量形式，可以在不改變粒子本身性質的情況下將其除去。簡單地通過加速自己，使您以與正在觀察的粒子相同的精確速度（幅度和方向）移動，即可降低該粒子的總能量，但只能降低到一定的最小值。即使除去其所有動能，其靜止質量能（由E =mc²定義的部分）也將保持不變。

圖注：行星繞太陽公轉的精確模型，然後太陽以不同的運動方向穿過星系。請注意，這些行星都在同一個平面上，並沒有在太陽後面拖動或形成任何類型的尾跡。如果我們相對太陽運動，它似乎有很多動能；但是，如果我們以與太陽相同的速度朝同一方向運動，它的動能就會降到零。

您可能會認為，這意味著您可以針對任何系統消除除靜止質量能量以外的所有形式的能量。所有你能想到的其他形式的能量——電能、結合能、化學能等等——都獨立於休息質量，這是事實。在適當的條件下，這些能量形式可以被帶走，僅留下裸露的，靜止的，孤立的顆粒。在那時，它們唯一擁有的能量就是它們的靜止質量能量：E =mc²。

那麼，靜止質量（E =mc²中的m）從何而來？您可能很快就會回答“希格斯”，這部分正確。早在宇宙大爆炸後不到一秒鐘的時間裡，就恢復了將電磁力與弱核力統一在一起的電弱對稱性，表現為一種單一的力。當宇宙膨脹和冷卻到足夠的程度時，這種對稱性就被打破了，標準模型的粒子所帶來的後果是巨大的。

圖注：恢復對稱性後（頂部為黃色球），一切都是都是對稱的，並且沒有首選狀態。當對稱性在較低的能量下破裂時（藍色球，底部），不再存在所有方向相同的相同自由度。在電弱對稱破壞的情況下，這會導致希格斯場耦合到標準模型的粒子，從而使它們具有質量。

首先，許多粒子（包括所有夸克和帶電輕子）獲得了非零的靜止質量。由於這些能量量子中的每一個都耦合到遍佈宇宙的量子場希格斯場，因此許多粒子現在具有非零的靜止質量。這是對這些粒子在m中的能量來自何處的部分答案：從它們與基本量子場的耦合。

但並不總是那麼簡單。如果你取一個電子的質量，並試圖根據電子與希格斯粒子的耦合來解釋它，你將獲得100%的成功：希格斯粒子對電子質量的貢獻正好給出了電子的質量。但是如果你試圖用這個來解釋質子的質量，把組成質子的夸克和膠子的其餘質量加起來，你就會得出結論。很簡單，事實上：不是得到938mev/c 2的實際值，而是隻會得到大約1%的值。

圖注：該圖顯示了標準模型的結構（與基於4x4平方的粒子的更熟悉的圖像相比，以更完整、更少誤導的方式顯示關鍵關係和模式）。特別是，該圖描述了標準模型中的所有粒子（包括它們的字母名稱、質量、自旋、慣性、電荷以及與規範玻色子的相互作用：即與強電和弱電的相互作用）。它還描述了希格斯玻色子的作用和電弱對稱性破壞的結構，說明了希格斯真空期望值是如何破壞電弱對稱性的，以及剩餘粒子的性質是如何隨之改變的。

由於質子（以及其他相關原子核）都是由夸克和膠子構成的，並且構成了宇宙中正常（已知）物質的大部分，因此必須有另一個貢獻者。就質子而言，罪魁禍首是強大的核力量，與引力和電磁力不同，強量子核力（基於量子色動力學和夸克和膠子的“顏色”屬性）實際上在兩個夸克距離越遠時就變得更強。

每個夸克由三個夸克組成，原子核中的每個核子通過在這些夸克之間交換的膠子保持在一起：一種像彈簧一樣的力，隨著夸克距離的增加，它會變得更強。儘管質子是由點狀粒子構成的，但質子仍具有有限的大小，這是因為該力的強度以及原子核內部粒子的電荷和耦合。

圖注：由於“色電荷”的存在和膠子的交換，這種強大的力起作用，它負責將原子核結合在一起的力。膠子必須由一種顏色/反顏色的組合組成，這樣強的力才能像它必須做的那樣發揮作用。

如果夸克能夠以某種方式釋放出來，那麼宇宙中的大部分質量將被轉換回能量； E =mc²是可逆反應。在超高能量下，例如在非常早的宇宙中或在重離子對撞機（如RHIC）或LHC中，已經達到了這些條件，從而形成了夸克膠子等離子體。但是，一旦溫度、能量和密度降到足夠低的值，這些夸克就會重新受到約束，這就是大多數正常物質質量的來源。

換句話說，具有三個自由夸克（即使希格斯給予了它們非零的靜止質量）在能量上遠不如使這些夸克被束縛在一起形成質子和中子等複合粒子更不利。負責我們宇宙中已知質量（m）的大部分能量（E）來自強大的力，並且由控制“色電荷”粒子的量子規則所引入的結合能。

圖注：質子的三個價夸克有助於其自旋，但是膠子，海夸克和反夸克以及軌道角動量也是如此。靜電排斥和吸引人的強大核力共同使質子具有其大小，並且需要夸克混合的性質來解釋我們宇宙中的自由粒子和複合粒子。結合能的不同形式加上夸克的靜質量，才是質子和所有原子核的質量。

我們很久以前所掌握知識的仍然是真的：能量總是可以從一種形式轉換到另一種形式。但這只是一種代價：向一個系統注入足夠的能量以消除額外形式的能量的代價。對於動能的例子，這意味著提升你的速度（作為觀察者）或者粒子的速度（相對於你，觀察者），直到它們匹配，這兩個都需要能量的輸入。

對於其他形式的能量，它可能更復雜。中性原子的質量比電離原子小約0.0001％，這是因為電子與原子核的電磁鍵合釋放出約10 eV的能量。由質量引起的空間變形產生的引力勢能也起作用。甚至整個地球，其質量也比組成它的原子少0.00000004％，因為我們世界的重力勢能總計達2×10^32J。

圖注：代替一個空的、空白的、三維的網格，放下一個質量會導致原本是“直線”的東西變成一定數量的曲線。地球引力效應引起的空間曲率是引力勢能的一種表現形式，對於像我們星球這樣巨大而緊湊的系統來說，引力勢能是巨大的。

當談到愛因斯坦最著名的方程式時，E =mc²告訴我們，任何有質量的東西都有其固有的基本能量，無論如何都不能消除。只有通過完全摧毀物體——或者通過與反物質碰撞（導致能量釋放）或者向其注入足夠的能量（僅對複合粒子而言，其基本成分保持完整）——我們才能將該質量轉換回某種形式的能量。

對於標準模型的基本粒子，希格斯場及其與每個粒子的耦合提供了構成質量m的能量。但是，對於宇宙中大多數已知質量、質子、中子和其他原子核而言，強力產生的結合能使我們獲得了大部分質量m。對於暗物質？現在還沒有人知道，但它可能是希格斯粒子，某種形式的結合能，或者其他完全新奇的東西。然而，不管是什麼原因，有些東西正在為這個看不見的質量提供能量。但是，E =mc²必將保持為真。

科技領航人

質量不能獲得能量，因為質量就是能量，能量就是質量。

愛因斯坦的公式告訴我們。

你獲得了多少能量，就獲得了多少質量，你獲得了多少質量，你就獲得了多少能量。

簡單來說，我們可以假設，一個東西的速度變快，那麼，在愛因斯坦的公式框架下。

速度變快就意味著它的質量增加。

那麼，如果它的速度沒這麼快呢？這樣的話，這些速度就必須轉移到別的物質上，讓這些物質獲得一樣的質量。

同理，如果我們將一克反物質，和一克正物質結合，釋放出來大量的能量，接著，我們用一個全然密封的東西，將所有釋放出來的東西，完全關在一個足夠大的金屬球裡面。

那麼，我們容易知道，這個無論是結合前還是結合後，這個金屬球，它的質量都不會發生任何改變。

因此，愛因斯坦的相對論告訴我們，虛空造物是不可能的。

如果你要在真空中用能量製造出一克的物質，那麼就必須要有一克的物質轉換為能量。

物質和能量只是同一種東西的不同表現形式，這正是愛因斯坦這條公式的深意。

喵喵喵的喵

從物質微觀可知波粒二象就是質能二象，波為能粒為質，二象就是質又像波即可能，波又像質即可質，

波被捆挷叫物質，解散的物質叫能量，剖析到底物質本質就是能量，所以物質脫光衣服拍胸叫你看，我不是能量嗎？啊！我穿上衣服你就看不出啦？所以無須從何處獲得，一樣的東西，物質與能量的外表區別及名字只在於穿不穿衣服的區別，懂嗎？

霜葉9975

空即是色，色即是空，空間是存在“以太”的空間，由於真空量子漲落，造成空間以太密度不均衡，以太運動產生以太漩渦。以太漩渦邊緣與靜止以太發生摩擦碰撞，產生反向的以太小漩渦形成電子。由於物體在空間中，同向運動相吸逆向運動相斥，在以太漩渦內會形成兩條以太旋臂，以太旋臂表現為中子。以太做圓周運動表現為物質，做直線運動表現為能量。

在邁克爾遜莫雷實驗中，光始終是在地球的大氣中傳播的，光波在相同狀態的大氣介質中傳播速度恆定不變，完全符合機械波的傳播特點，這個實驗結果是證明了光屬於機械波。

如果科學家假設的是光以離子電子為傳播介質的，不是以太，在玻璃中進行邁克爾遜莫雷實驗，只要玻璃的材質溫度是均勻的，得到的結果必然是光在相同狀態的玻璃中傳播速度恆定不變，能證明離子電子是不存在的嗎？

很明顯，相對論是一個邏輯思維錯亂的謬論。