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質(zhì)量到底什么?牛頓的質(zhì)量是怎么來的?

更新時間:2023-12-22 文章作者:佚名 信息來源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

質(zhì)量究竟哪些?FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓的質(zhì)量FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

牛頓第一定理描述:FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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

牛頓第二定理描述:FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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

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(yùn)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(dāng)?shù)妆P持續(xù)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(zhì)量較小的星球上,加速度都會更大。因而按牛頓的描述質(zhì)量是物質(zhì)的一種量,這些量決定了物質(zhì)遭到外力時,改變運(yùn)動狀態(tài)的程度,質(zhì)量保持物質(zhì)本來的“習(xí)慣性”狀態(tài),因而第一定理稱作為慣性定理,說了如此半天,實(shí)際上牛頓并沒有解釋質(zhì)量究竟是哪些?質(zhì)量究竟是如何來的?FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

愛因斯坦說質(zhì)量就是能量FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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

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

其中一篇論文讓我們對質(zhì)量有了一個新的認(rèn)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(guān)?》,論文中他自己給與了一個肯定的回答:一個物體的慣性質(zhì)量是由該物體所含的能量決定的,質(zhì)量就是能量。而能量與質(zhì)量的關(guān)系就是你們所熟知的質(zhì)能等效多項(xiàng)式:FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

E為能量,m為質(zhì)量,c為光速約為30萬公里/秒,這喻示著微小的質(zhì)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(zhì)被轉(zhuǎn)化為純能量。FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

物質(zhì)的構(gòu)成FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)際上,更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f質(zhì)量應(yīng)當(dāng)是能量的另外一種方式。質(zhì)能等價始于愛因斯坦通過對《狹義相對論》質(zhì)量與速率的關(guān)系的推論而至是一個數(shù)學(xué)與物理的結(jié)果,描述了質(zhì)量是哪些,而且還沒有講清楚質(zhì)量為何是能量,能量是哪些來的,因而我們須要對物質(zhì)進(jìn)行拆解,認(rèn)清楚物質(zhì)最深處究竟發(fā)生了哪些。FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

水由水份子構(gòu)成,分子由原子構(gòu)成,原子又由原子核與核外電子構(gòu)成,當(dāng)我們繼續(xù)深入會發(fā)覺原子的結(jié)果大部份是空的。在微觀層面,電子距離原子核特別遠(yuǎn),它的質(zhì)量太小,可以忽視不計。因?yàn)閷ψ矙C(jī)的出現(xiàn),人類發(fā)覺似乎原子核中的質(zhì)子與中子搶占了物質(zhì)大部份質(zhì)量,但它們也是由更小的粒子組成。FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圖:粒子標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型,這兒粒子構(gòu)成了宇宙的萬物FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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

四大力FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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

電磁互相作用(電磁力),這個是我們最熟悉的,電子帶負(fù)電,質(zhì)子帶正電。麥克斯韋統(tǒng)一了電磁學(xué)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(shí)際上就是原子中光子被扔來扔去,進(jìn)行電磁力的傳遞。我們?nèi)粘I钪饕牧Χ际请姶帕Α?span style="display:none">FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

強(qiáng)互相作用(強(qiáng)力),上述我們說過中子、質(zhì)子并非最小的粒子,每位質(zhì)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(wěn)定住,既不會挨的太近,也不會離得太遠(yuǎn)。電磁學(xué)統(tǒng)稱為電動熱學(xué),而強(qiáng)力的互相作用始于膠子與夸克之間的量子色動力學(xué),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(nèi)在性質(zhì),這兒不深入了。因?yàn)閺?qiáng)力可以把帶正電的質(zhì)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(qiáng)力。FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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(zhì)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?qū)Ψ骄o靠。FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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(zhì)子有多少,核外跟隨的電子就要有多少。當(dāng)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(zhì)子通過夸克的顏色的改變,弄成中子,或則中子釋放電子產(chǎn)生質(zhì)子,這過程須要通過玻骰子來傳遞能量。FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

能看見這兒的都是戰(zhàn)士,很冗長,很費(fèi)力,科學(xué)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(xué)家發(fā)覺質(zhì)量問題并沒有在這四大力中完美解決。FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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(gòu)成了物質(zhì),但科學(xué)家通過對撞機(jī)得到斥力之間的能量,并通過E=mc^2把能量換算成質(zhì)量時,發(fā)覺強(qiáng)互相作用間的質(zhì)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(zhì)量,這么這個質(zhì)量又是誰給的?FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

希格斯機(jī)制FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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

楊振寧和米爾斯通過對規(guī)范場進(jìn)行微調(diào)把弱互相作用涵蓋在內(nèi),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(chǔ)上又進(jìn)一步微調(diào),把強(qiáng)力也收錄進(jìn)來,有了膠子場。FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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(diǎn),一開始你們覺得所有基本粒子都是沒有質(zhì)量的,質(zhì)量始于費(fèi)米子在玻骰子產(chǎn)生的場中運(yùn)動。FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

而夸克本體質(zhì)量的出現(xiàn)讓科學(xué)家意識到粒子是自有質(zhì)量的,并且它們還發(fā)覺電子與傳遞弱力的W、Z玻骰子也是有質(zhì)量的牛頓第一定律物體的本質(zhì)屬性,于是開始有科學(xué)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(zhì)量,只不過它存在一種機(jī)制,使部份粒子有質(zhì)量,部份沒有質(zhì)量,這個機(jī)制就是希格斯機(jī)制。FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2012年,法國核子研究中心在對撞機(jī)中發(fā)覺了希格斯玻骰子。希格斯機(jī)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(zhì)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(zhì)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(nèi)在的載流子和角動量。總算人類找到了萬物質(zhì)量最后一塊拼圖,解釋了質(zhì)量始于能量,能量始于粒子在場中運(yùn)動。FCT物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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