「趣眼天下」并且E=mc2,那么质量从何处获取能量?,如果爱因斯坦是正确的
今天我们来聊一聊一个经典的物理学公式——E=mc2 。

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在我们用来描述宇宙的所有方程式中 , 也许最著名的方程式E=mc2也是最深刻的 。
它是爱因斯坦于100多年前首次发现的 , 它教会了我们许多重要的事情 。 我们可以将质量转化为纯能量 , 例如通过核裂变 , 核聚变或物质反物质湮灭来完成 。 我们可以仅凭纯粹的能量来制造粒子(和反粒子) 。 而且 , 最有趣的是 , 它告诉我们 , 任何有质量的物体 , 无论其温度有多低 , 速度有多慢或是被隔离开 , 都始终具有一定的内在能量 , 我们将永远无法摆脱它 。
但是这种能量从何而来呢?这就是ReneBerger想知道的 , 他问:
我的问题是 , 在方程E=mc2中 , “m”中的能量从何而来?
让我们以最小的尺度潜入内部物质以进行发现 。

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我们需要做的第一件事是了解方程E=mc2 , 这意味着分解其中的每个项 。
E代表能量:我们正在考虑的粒子(或一组粒子)中包含的总能量 。
m代表质量:我们正在考虑的粒子的总静止质量 , 其中“静止质量”是指未运动且未通过任何已知力(包括核力或电磁力)与任何其他粒子绑定的粒子的质量 。
?2是光平方的速度:只是一个换算系数 , 它告诉我们质量和能源的转换关系 。
我们可以从核反应中获取大量能量的原因直接来自于该方程E=mc2 。

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即使我们仅仅将1kg的质量完全转化成成能量 , 但是因为?2足够大 , 我们也将会得到等同21.5兆吨的TNT引爆而产生的能量 。
这就解释了为什么太阳会输出这么多的能量?为什么核反应堆如此高效?为什么受控核聚变的梦想是能源的“圣杯”?以及为什么核弹如此强大又如此危险?
E=MC2这个公式也昭示了存在一种能量形式——质量 , 无论您对一个物体动用什么外部手段 , 都无法将其带走 。 只要质量仍然存在 , 这种能量形式就会一直存在 。 为什么这个值得强调呢 , 因为所有其他形式的能量都可以通过外部手段去除 。

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例如 , 运动中的粒子具有动能:与它的运动相关的能量 。 当快速移动的巨大物体与另一个物体碰撞时 , 无论碰撞如何发生 , 碰撞都会为其赋予能量和动量 。 这种形式的能量是粒子运动固有的能量形式 。
但这种能量形式 , 可以在不改变粒子本身性质的情况下将其除去 。 只需令正在观察的粒子速度减小 , 即可降低该粒子的总能量 , 但只能降低到一个最小的值 。 即使除去其所有动能 , 其静止质量能(由E=mc2定义的部分)也将保持不变 。

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当然 , 您可能会认为这意味着您可以针对任何系统 , 消除其除质量能量以外的所有形式的能量 。 (您可以想到的所有其他形式的能量有这些:势能 , 结合能 , 化学能等) 。
这是事实 。 在适当的条件下 , 这些能量形式可以被带走 , 仅留下裸露的 , 静止的 , 孤立的颗粒 。 这时候 , 它们会有的唯一能量就是它们的静止质量能量:E=MC2 。
那么 , 物质的质量所蕴含的能量从何而来?
您可能很快就会回答“希格斯场【1】” 。 这算部分正确吧 , 在宇宙大爆炸后不到一秒钟的时间里 , 就恢复了将电磁力与弱核力统一在一起的电弱对称性 , 表现为一种单一的力 。 当宇宙膨胀并充分冷却时 , 这种对称性就破裂了 , 标准模型的粒子也遭受了巨大的影响 。

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首先 , 许多粒子(包括所有夸克和带电轻子)获得了非零的静止质量 。 由于这些能量量子中的每一个都耦合【2】到遍布宇宙的希格斯场 , 因此许多粒子现在都还具有非零的静止质量 。 这是对这些粒子本身质量中的能量来自何处的一部分答案:从它们与希格斯场(基本量子场)的耦合 。
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