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質量到底什么?牛頓的質量是怎么來的?

更新時間:2023-12-22 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

質量究竟哪些?FCT物理好資源網(原物理ok網)

牛頓的質量FCT物理好資源網(原物理ok網)

牛頓第一定理描述:FCT物理好資源網(原物理ok網)

任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態,直至外力促使它改變運動狀態為止。FCT物理好資源網(原物理ok網)

牛頓第二定理描述:FCT物理好資源網(原物理ok網)

物體加速度的大小跟斥力成反比,跟物體的質量成正比,即F=ma,a=F/mFCT物理好資源網(原物理ok網)

這兩句話翻譯過來,假定宇宙中有一個不受任何力作用的星球,它以一個初速率在宇宙中流淌著,假若它始終不受任何力的作用,這么這顆星球都會順著初始的方向勻速運動下去,惟一能讓它改變的外力。假如給星球裝一個像《三體》中的底盤,當底盤持續給與星球一個恒定的力,力的作用療效會彰顯在速率改變上,力越大加速度a就越大,而同樣的力假如作用在一個質量較小的星球上,加速度都會更大。因而按牛頓的描述質量是物質的一種量,這些量決定了物質遭到外力時,改變運動狀態的程度,質量保持物質本來的“習慣性”狀態,因而第一定理稱作為慣性定理,說了如此半天,實際上牛頓并沒有解釋質量究竟是哪些?質量究竟是如何來的?FCT物理好資源網(原物理ok網)

愛因斯坦說質量就是能量FCT物理好資源網(原物理ok網)

1905年,愛因斯坦連發了多篇創世紀的顛峰論文,楊振寧回顧說:FCT物理好資源網(原物理ok網)

愛因斯坦引起了人類關于化學世界的基本概念—時間、空間、能量、光、物質—的三大革命。FCT物理好資源網(原物理ok網)

其中一篇論文讓我們對質量有了一個新的認識,該論文的題目是一個問題《一個物體的慣性是否與它所含的能量有關?》,論文中他自己給與了一個肯定的回答:一個物體的慣性質量是由該物體所含的能量決定的,質量就是能量。而能量與質量的關系就是你們所熟知的質能等效多項式:FCT物理好資源網(原物理ok網)

E為能量,m為質量,c為光速約為30萬公里/秒,這喻示著微小的質量能釋放出巨大的能量。下邊是人類的第一顆核彈“邁克”,在島上測試的畫面,這顆核彈爆燃的能量僅僅是大概500克的物質被轉化為純能量。FCT物理好資源網(原物理ok網)

物質的構成FCT物理好資源網(原物理ok網)

實際上,更嚴謹的說質量應當是能量的另外一種方式。質能等價始于愛因斯坦通過對《狹義相對論》質量與速率的關系的推論而至是一個數學與物理的結果,描述了質量是哪些,而且還沒有講清楚質量為何是能量,能量是哪些來的,因而我們須要對物質進行拆解,認清楚物質最深處究竟發生了哪些。FCT物理好資源網(原物理ok網)

水由水份子構成,分子由原子構成,原子又由原子核與核外電子構成,當我們繼續深入會發覺原子的結果大部份是空的。在微觀層面,電子距離原子核特別遠,它的質量太小,可以忽視不計。因為對撞機的出現,人類發覺似乎原子核中的質子與中子搶占了物質大部份質量,但它們也是由更小的粒子組成。FCT物理好資源網(原物理ok網)

圖:粒子標準數學模型,這兒粒子構成了宇宙的萬物FCT物理好資源網(原物理ok網)

隨著科學與科技水平的不斷進步,人類發覺的粒子越來越多,在2012年,我們發覺了解釋萬物質量之源——希格斯玻骰子。FCT物理好資源網(原物理ok網)

四大力FCT物理好資源網(原物理ok網)

這種粒子之間都遵循著各自的規則,會與自己有聯系的粒子進行四大互相作用,這就是物質大部份能量的來源。FCT物理好資源網(原物理ok網)

電磁互相作用(電磁力),這個是我們最熟悉的,電子帶負電,質子帶正電。麥克斯韋統一了電磁學描述了變化的電磁會形成變化的磁場,變化的磁場又會形成變化的電場,電與磁形成電磁波,電磁波又是廣義上的光,按照波粒二象性,光既是波又是粒子,因而我們可以看做電磁力實際上就是原子中光子被扔來扔去,進行電磁力的傳遞。我們日常生活主要的力都是電磁力。FCT物理好資源網(原物理ok網)

強互相作用(強力),上述我們說過中子、質子并非最小的粒子,每位質子(中子)都由三個夸克組成,有一種粒子如同膠帶一樣把三個夸克穩定住,既不會挨的太近,也不會離得太遠。電磁學統稱為電動熱學,而強力的互相作用始于膠子與夸克之間的量子色動力學,簡單理解為夸克把膠子扔來扔去,之后在扔膠子的時侯自己會變色,具體始于夸克子內在性質,這兒不深入了。因為強力可以把帶正電的質子都給捆在一起,作用小于它們之間互相抵觸,因而我們稱之為強力。FCT物理好資源網(原物理ok網)

引力,傳遞引力的粒子——引力子人類目前還在苦苦尋覓之中,你可以把引力子想像成物質如同兩個人背對著坐在不同的船上,扔回旋鏢,每次接到鏢的作用都會向對方緊靠。FCT物理好資源網(原物理ok網)

弱互相作用(弱力),弱力我們較為熟悉就是核幅射。原子都是呈中性的,帶正電的質子有多少,核外跟隨的電子就要有多少。當原子好多時,核外的電子就越無法約束,原子都會衰變,其中有一種衰變稱為β衰變,過程就是原子核打動核外電子使一個質子通過夸克的顏色的改變,弄成中子,或則中子釋放電子產生質子,這過程須要通過玻骰子來傳遞能量。FCT物理好資源網(原物理ok網)

能看見這兒的都是戰士,很冗長,很費力,科學家也是如此想的,因而她們也想能不能只用一種方法能夠描述四大斥力,但是科學家發覺質量問題并沒有在這四大力中完美解決。FCT物理好資源網(原物理ok網)

四大互相作用之間的敵視與黏合作用使萬物有了組合的框架,構成了物質,但科學家通過對撞機得到斥力之間的能量,并通過E=mc^2把能量換算成質量時,發覺強互相作用間的質量多了1%,這么只能是夸克頭上還存在著某種能量,也就是夸克自己帶有1%的質量,這么這個質量又是誰給的?FCT物理好資源網(原物理ok網)

希格斯機制FCT物理好資源網(原物理ok網)

“場”的概念始于物理家外爾,這是被寄寓統一四大力的理論,因而稱為“規范場”。它可以直接解釋電磁場。FCT物理好資源網(原物理ok網)

楊振寧和米爾斯通過對規范場進行微調把弱互相作用涵蓋在內,稱為楊米爾斯理論,也就有了弱力場。蓋爾曼見到了楊米爾斯理論,靈光一閃在這楊米爾斯理論基礎上又進一步微調,把強力也收錄進來,有了膠子場。FCT物理好資源網(原物理ok網)

此時只剩下引力子還由《廣義相對論》所描述,但是有很重要的一點,一開始你們覺得所有基本粒子都是沒有質量的,質量始于費米子在玻骰子產生的場中運動。FCT物理好資源網(原物理ok網)

而夸克本體質量的出現讓科學家意識到粒子是自有質量的,并且它們還發覺電子與傳遞弱力的W、Z玻骰子也是有質量的牛頓第一定律物體的本質屬性,于是開始有科學家覺得,在不同的場中,一定還有一個大場在源源不斷地賦于粒子質量,只不過它存在一種機制,使部份粒子有質量,部份沒有質量,這個機制就是希格斯機制。FCT物理好資源網(原物理ok網)

2012年,法國核子研究中心在對撞機中發覺了希格斯玻骰子。希格斯機制簡單理解如同是整個宇宙猶如海洋中飽含著希格斯“海水”(希格斯場),海水的沖擊使粒子具有了一定的能量牛頓第一定律物體的本質屬性,粒子遭到的沖擊越大,粒子獲得能量也就越大,彰顯下來的質量也就越大,而光子與膠子并不會受海水影響,因而光子可以宇宙中最極至的速率傳遞能量與信息,作用與否、大小取決于粒子內在的載流子和角動量。總算人類找到了萬物質量最后一塊拼圖,解釋了質量始于能量,能量始于粒子在場中運動。FCT物理好資源網(原物理ok網)

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