《量子探索:愛因斯坦指出物質和能量可以相互轉化,為啥沒見過能量變成物質?》 從物理學的角度來看,“物質”指的是構成宇宙中一切物體的實體和“場”,所有人類可以看到和觸碰到的實體都是物質,不過物質並不是僅僅是實體,也會以“場”的形式存在,場指的是“ 某種空間區域,其中具有一定性質的物體能對與之不相接觸的類似物體施加一種力 ”,比如說物體的周圍都會存在引力場,引力場產生的引力可以讓兩個物質在不接觸的情況下相互影響。 物質的性質千變萬化,不同的溫度不同的密度都會對物質的狀態產生影響,常見的有“氣體”“固體”“液體”等等,還有天然存在的物質和人類創造出來的物質,也可以分為有生命的物質和無生命的物質,不過所有的物質都擁有一個共同的特點,那就是這些物質的運動可以被觀察和預言,並且具備質量和能量。 人類對物質本質的研究一直在進行,早期的人類就意識到了,所有的物質都由更小的組件結合而成的,而事實也正是如此,在顯微鏡被發明後,我們發現肉眼看不到的角落存在確實存在一個人類看不到的“微觀世界”,人類的身體也是由無數的細胞組成的,並且隨著科技的進步,我們可以觀測的微觀物體尺度也越來越小。 人類肉眼看到的物體都是原子組成的,而原子本身也具有結構,原子核和周圍的電子雲就像是一個小小的星系一樣,在不斷的運動,而在量子力學中,最小的物質尺度是“普朗克尺度”,也就是我們常說的“量子”,量子指的就是一個物理量的最小且不可再分割狀態,任何物理量的最小尺度就是“量子”,不論是長度還是時間,都是可以量子化的。 在人類目前的認知中,量子就是最小的單位,比量子更小的並不是不存在,而是人類的物理理論無法描述更小的單位了,小於普朗克尺度時,人類的物理定律就會失效,所以在現在的理論中,量子就是最小的單位,我們可以把這個宇宙視為無數量子以各種形式組合在一起的“巨大拼圖”。 人類對物質的認知一直在不斷的改變,愛因斯坦的理論告訴我們,物質和能量從本質上來說是等價的,質能方程可能是人類最偉大的公式之一,這個公式甚至改變了人類文明的發展,E=mc∧2,這個看似簡單的方程,卻蘊含著宇宙的根本理論,愛因斯坦從狹義相對論中推導出了這個方程,這個方程告訴了我們物質和能量之間的關系,還指出了存在質量的物體無法超越光速。 一切物質都潛藏著質量乘於光速平方的能量。 質能方程主要用來解釋 核變反應中的質量虧損和計算高能物理中粒子的能量 ,在核反應中,溫度和壓力達到一定條件後,物質就可以轉化為能量,太陽就是依靠核聚變反應來釋放能量的,根據質能方程,太陽內核大約每秒有6億噸的氫元素經過核聚變反應形成5.96億噸的氦元素,大約有400萬噸的氫轉化為了能量釋放出了出來,僅僅需要400萬噸氫,就可以實現太陽一秒鐘的光和熱,由此可見,物質內隱藏的能量其實是遠超我們想象的。 既然物質可以轉化為能量,為什麼見不到能量轉化為物質呢? 首先,物質和能量是一體兩面的,並不是相互轉換,而是存在的形式不同,就像是水加熱沸騰,在溫度達到零度後會凍結一樣,物質會在某種條件下轉化為能量,但是物質不可能完全轉化為能量,除了正反物質的泯滅之外,核反應只能讓少部分質量轉化為質量。 那麼能量可以轉化為質量嗎?答案是可以,只不過條件十分的苛刻,我們都知道宇宙源自於一場大爆炸,奇點大爆炸創造了整個宇宙,而在宇宙誕生的早期是不存在物質的,因為當時的宇宙處於極度的高溫中,在宇宙大爆炸的一瞬間產生的溫度被我們叫作“普朗克溫度”,在普朗克溫度下,宇宙中甚至除了引力之外的基本力都還融為一體,隨著溫度的不斷降低,基本力才逐漸出現。 早期宇宙是一個純能量的宇宙,隨著溫度的逐漸降低才誕生出了物質,也就是說我們把溫度提升到一個很高很高的地步時,隨著溫度的降低,光子相互碰撞會產生其他的基本粒子,物質也就這樣誕生了,只不過這個時候誕生的物質是和反物質一起誕生的,正常情況下正物質會和反物質相互抵消泯滅重新化為能量,可是現在的宇宙中基本都是正物質,人類還沒有發現反物質組成的星系,目前還無法解釋為什麼宇宙正反物質有這麼大的差距。 其實不難理解,物質和能量是一體的,但是物質的存在形式更加穩定有序,而能量要更加的混亂無序,從有序變成無序是一個熵減的過程,而無序變成有序是一個熵增的過程,因此能量轉化為物質要比物質轉化為能量更加困難,想要讓物質轉化為能量已經很難了,能量轉化為物質的條件更苛刻,因此我們在宇宙中見不到能量轉化為物質是很正常的。 《量子探索:愛因斯坦指出物質和能量可以相互轉化,為啥沒見過能量變成物質?》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 小編的世界 e4to.com,請記得按讚、收藏及分享!
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量子探索:愛因斯坦指出物質和能量可以相互轉化,為啥沒見過能量變成物質?
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