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质量到底什么?牛顿的质量是怎么来的?

更新时间:2023-12-22 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

质量究竟哪些?bFE物理好资源网(原物理ok网)

牛顿的质量bFE物理好资源网(原物理ok网)

牛顿第一定理描述:bFE物理好资源网(原物理ok网)

任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直至外力促使它改变运动状态为止。bFE物理好资源网(原物理ok网)

牛顿第二定理描述:bFE物理好资源网(原物理ok网)

物体加速度的大小跟斥力成反比,跟物体的质量成正比,即F=ma,a=F/mbFE物理好资源网(原物理ok网)

这两句话翻译过来,假定宇宙中有一个不受任何力作用的星球,它以一个初速率在宇宙中流淌着,假若它始终不受任何力的作用,这么这颗星球都会顺着初始的方向匀速运动下去,惟一能让它改变的外力。假如给星球装一个像《三体》中的底盘,当底盘持续给与星球一个恒定的力,力的作用疗效会彰显在速率改变上,力越大加速度a就越大,而同样的力假如作用在一个质量较小的星球上,加速度都会更大。因而按牛顿的描述质量是物质的一种量,这些量决定了物质遭到外力时,改变运动状态的程度,质量保持物质本来的“习惯性”状态,因而第一定理称作为惯性定理,说了如此半天,实际上牛顿并没有解释质量究竟是哪些?质量究竟是如何来的?bFE物理好资源网(原物理ok网)

爱因斯坦说质量就是能量bFE物理好资源网(原物理ok网)

1905年,爱因斯坦连发了多篇创世纪的颠峰论文,杨振宁回顾说:bFE物理好资源网(原物理ok网)

爱因斯坦引起了人类关于化学世界的基本概念—时间、空间、能量、光、物质—的三大革命。bFE物理好资源网(原物理ok网)

其中一篇论文让我们对质量有了一个新的认识,该论文的题目是一个问题《一个物体的惯性是否与它所含的能量有关?》,论文中他自己给与了一个肯定的回答:一个物体的惯性质量是由该物体所含的能量决定的,质量就是能量。而能量与质量的关系就是你们所熟知的质能等效多项式:bFE物理好资源网(原物理ok网)

E为能量,m为质量,c为光速约为30万公里/秒,这喻示着微小的质量能释放出巨大的能量。下边是人类的第一颗核弹“迈克”,在岛上测试的画面,这颗核弹爆燃的能量仅仅是大概500克的物质被转化为纯能量。bFE物理好资源网(原物理ok网)

物质的构成bFE物理好资源网(原物理ok网)

实际上,更严谨的说质量应当是能量的另外一种方式。质能等价始于爱因斯坦通过对《狭义相对论》质量与速率的关系的推论而至是一个数学与物理的结果,描述了质量是哪些,而且还没有讲清楚质量为何是能量,能量是哪些来的,因而我们须要对物质进行拆解,认清楚物质最深处究竟发生了哪些。bFE物理好资源网(原物理ok网)

水由水份子构成,分子由原子构成,原子又由原子核与核外电子构成,当我们继续深入会发觉原子的结果大部份是空的。在微观层面,电子距离原子核特别远,它的质量太小,可以忽视不计。因为对撞机的出现,人类发觉似乎原子核中的质子与中子抢占了物质大部份质量,但它们也是由更小的粒子组成。bFE物理好资源网(原物理ok网)

图:粒子标准数学模型,这儿粒子构成了宇宙的万物bFE物理好资源网(原物理ok网)

随着科学与科技水平的不断进步,人类发觉的粒子越来越多,在2012年,我们发觉了解释万物质量之源——希格斯玻骰子。bFE物理好资源网(原物理ok网)

四大力bFE物理好资源网(原物理ok网)

这种粒子之间都遵循着各自的规则,会与自己有联系的粒子进行四大互相作用,这就是物质大部份能量的来源。bFE物理好资源网(原物理ok网)

电磁互相作用(电磁力),这个是我们最熟悉的,电子带负电,质子带正电。麦克斯韦统一了电磁学描述了变化的电磁会形成变化的磁场,变化的磁场又会形成变化的电场,电与磁形成电磁波,电磁波又是广义上的光,按照波粒二象性,光既是波又是粒子,因而我们可以看做电磁力实际上就是原子中光子被扔来扔去,进行电磁力的传递。我们日常生活主要的力都是电磁力。bFE物理好资源网(原物理ok网)

强互相作用(强力),上述我们说过中子、质子并非最小的粒子,每位质子(中子)都由三个夸克组成,有一种粒子如同胶带一样把三个夸克稳定住,既不会挨的太近,也不会离得太远。电磁学统称为电动热学,而强力的互相作用始于胶子与夸克之间的量子色动力学,简单理解为夸克把胶子扔来扔去,之后在扔胶子的时侯自己会变色,具体始于夸克子内在性质,这儿不深入了。因为强力可以把带正电的质子都给捆在一起,作用小于它们之间互相抵触,因而我们称之为强力。bFE物理好资源网(原物理ok网)

引力,传递引力的粒子——引力子人类目前还在苦苦寻觅之中,你可以把引力子想像成物质如同两个人背对着坐在不同的船上,扔回旋镖,每次接到镖的作用都会向对方紧靠。bFE物理好资源网(原物理ok网)

弱互相作用(弱力),弱力我们较为熟悉就是核幅射。原子都是呈中性的,带正电的质子有多少,核外跟随的电子就要有多少。当原子好多时,核外的电子就越无法约束,原子都会衰变,其中有一种衰变称为β衰变,过程就是原子核打动核外电子使一个质子通过夸克的颜色的改变,弄成中子,或则中子释放电子产生质子,这过程须要通过玻骰子来传递能量。bFE物理好资源网(原物理ok网)

能看见这儿的都是战士,很冗长,很费力,科学家也是如此想的,因而她们也想能不能只用一种方法能够描述四大斥力,但是科学家发觉质量问题并没有在这四大力中完美解决。bFE物理好资源网(原物理ok网)

四大互相作用之间的敌视与黏合作用使万物有了组合的框架,构成了物质,但科学家通过对撞机得到斥力之间的能量,并通过E=mc^2把能量换算成质量时,发觉强互相作用间的质量多了1%,这么只能是夸克头上还存在着某种能量,也就是夸克自己带有1%的质量,这么这个质量又是谁给的?bFE物理好资源网(原物理ok网)

希格斯机制bFE物理好资源网(原物理ok网)

“场”的概念始于物理家外尔,这是被寄寓统一四大力的理论,因而称为“规范场”。它可以直接解释电磁场。bFE物理好资源网(原物理ok网)

杨振宁和米尔斯通过对规范场进行微调把弱互相作用涵盖在内,称为杨米尔斯理论,也就有了弱力场。盖尔曼见到了杨米尔斯理论,灵光一闪在这杨米尔斯理论基础上又进一步微调,把强力也收录进来,有了胶子场。bFE物理好资源网(原物理ok网)

此时只剩下引力子还由《广义相对论》所描述,但是有很重要的一点,一开始你们觉得所有基本粒子都是没有质量的,质量始于费米子在玻骰子产生的场中运动。bFE物理好资源网(原物理ok网)

而夸克本体质量的出现让科学家意识到粒子是自有质量的,并且它们还发觉电子与传递弱力的W、Z玻骰子也是有质量的牛顿第一定律物体的本质属性,于是开始有科学家觉得,在不同的场中,一定还有一个大场在源源不断地赋于粒子质量,只不过它存在一种机制,使部份粒子有质量,部份没有质量,这个机制就是希格斯机制。bFE物理好资源网(原物理ok网)

2012年,法国核子研究中心在对撞机中发觉了希格斯玻骰子。希格斯机制简单理解如同是整个宇宙犹如海洋中饱含着希格斯“海水”(希格斯场),海水的冲击使粒子具有了一定的能量牛顿第一定律物体的本质属性,粒子遭到的冲击越大,粒子获得能量也就越大,彰显下来的质量也就越大,而光子与胶子并不会受海水影响,因而光子可以宇宙中最极至的速率传递能量与信息,作用与否、大小取决于粒子内在的载流子和角动量。总算人类找到了万物质量最后一块拼图,解释了质量始于能量,能量始于粒子在场中运动。bFE物理好资源网(原物理ok网)

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