质量是宇宙万物的固有属性,但是质量到底来自哪里?

宇宙时空探索 2024-07-05 14:26:17

在物理学的世界中,质量是一个既熟悉又神秘的概念。我们日常所说的“质量”,在物理学家眼中拥有更加精确的定义。质量,作为物体的固有属性,描述的是物体所含物质的多少,这一属性不随物体的运动状态而改变。

质量与我们通常意义上的“重量”有着本质的区别。重量实际上是地球对物体施加的引力大小,它受到地球引力场的影响,而质量则是物体本身的性质,不依赖于任何外力。我们可以通过物理天平来测量一个物体的质量,这种测量方式不受地理位置或重力加速度变化的影响,反映的是物体本身的固有特性。

牛顿力学中的质量观念

在科学的历史长河中,牛顿对质量的理解起到了承前启后的作用。牛顿将质量定义为物质的量,认为它是物体密度与体积的乘积。这一定义在经典物理学中占据了核心地位,并通过牛顿第二定律F=ma体现出来。在这个公式中,m代表物体的质量,它是决定物体惯性大小的物理量,而a则是在力F作用下物体的加速度。

牛顿力学中的质量是一个不变的常数,不论物体的速度大小,其质量始终保持不变。这种质量被称为惯性质量,它反映了物体抵抗运动状态改变的性质。此外,牛顿还通过万有引力定律揭示了质量与引力之间的关系。他认为,任何两个物体都会因为它们的质量而相互吸引,这种引力的大小与两个物体的质量的乘积成正比,与它们之间的距离平方成反比。

相对论中的质量新解

爱因斯坦的相对论彻底改变了人们对时间、空间和质量的传统观念。在狭义相对论中,爱因斯坦提出质量与能量是等价的,这一关系通过著名的质能方程E=mc平方表达。这个方程揭示了质量与能量之间的深刻联系,表明在一定的条件下,质量可以转化为能量,反之亦然。

然而,狭义相对论并没有直接解释物体为什么会具有质量。这一谜题在广义相对论中得到了进一步的探索。广义相对论将引力视为由物质对时空造成的曲率所引起的,质量则成为了这种时空扭曲的量度。根据广义相对论,具有质量的物体会使周围的时空发生弯曲,而这种弯曲的时空又会影响其他物体的运动。因此,质量本质上是物体对时空的影响能力。

爱因斯坦的相对论为质量提供了一个全新的视角,将质量与能量、时空紧密联系起来。这一理论不仅揭示了质量的相对性,还为后续量子力学中对质量的微观解释提供了理论基础。

量子力学与微观粒子质量

量子力学作为描述微观世界的物理学理论,为我们理解物质质量的微观起源提供了答案。量子力学认为,物质的微观粒子,如电子、夸克等,本身就具有物理质量。这些基本粒子的质量通过它们之间的相互作用和与量子场的相互作用,共同构成了物质的质量。

在量子力学的框架下,质量的概念变得更加复杂。例如,量子场论中的希格斯场假说为基本粒子的质量提供了一种解释。希格斯场是一种遍布整个宇宙的场,它赋予了基本粒子如电子和夸克以质量。当基本粒子与希格斯场相互作用时,它们获得质量,这一过程可以通过希格斯机制来实现。

具体来说,夸克和电子等基本粒子在希格斯场的作用下获得了质量。希格斯场本身没有质量,但它可以通过与基本粒子的相互作用,使基本粒子获得质量。这一理论在实验上得到了验证,2012年欧洲核子研究中心的大型强子对撞机实验成功发现了希格斯玻色子,这一发现为希格斯场假说提供了有力的证据。

量子力学的这些发现揭示了质量的微观本质,说明了即使是看似无质量的基本粒子,其实也是通过复杂的量子效应获得了质量。这一系列的理论和实验成果,使我们对质量的理解达到了一个全新的层次。

希格斯场与质量起源

希格斯场是粒子物理学标准模型中的一个关键概念,它对于理解基本粒子如何获得质量至关重要。希格斯场是一种假想的量子场,它无处不在,为基本粒子提供了获得质量的机制。当基本粒子与希格斯场相互作用时,它们会从场中获得能量,这种能量转化为粒子的质量。

希格斯场的存在通过希格斯玻色子的表现得以证实。希格斯玻色子是希格斯场的量子激发,它在2012年由欧洲核子研究中心的大型强子对撞机实验首次被观测到。这一发现不仅证实了希格斯场的存在,也验证了粒子物理学标准模型的预测,对于理解质量的起源具有里程碑意义。

希格斯场和希格斯玻色子的发现,解决了基本粒子如何从无质量状态获得质量的难题。在此之前,像光子这样的基本粒子被认为是没有质量的。但是,量子物理学的发展表明,光子和其他规范玻色子可以通过与希格斯场的相互作用获得相对静止质量。这一过程虽然复杂,但它为我们提供了一个统一的框架,解释了所有基本粒子的质量来源。

因此,希格斯场和希格斯玻色子对于理解质量的起源具有重要意义。它们不仅完成了粒子物理学标准模型的拼图,还揭示了质量与能量之间的深刻联系,为我们理解宇宙的物质结构提供了关键的线索。

光子质量与宇宙影响

在探讨质量的深层次问题时,光子的静止质量问题不容忽视。光子作为电磁辐射的基本单位,在量子物理中被定义为没有静止质量的规范玻色子。然而,广义相对论的理论框架允许光子具有相对静止质量,这一概念对于理解光在宇宙中的行为至关重要。

尽管光子的静止质量在理论上严格为零,但在特定的物理条件下,例如在强引力场或极高能量状态下,光子可能会表现出微小的静止质量。这种相对静止质量是由光子的能量转化而来的,它对于光子在宇宙中的传播行为产生影响,如引力红移现象。

光子的静止质量对于宇宙学和粒子物理学的理论模型有着深远的影响。例如,光子的质量对于黑洞物理学、宇宙微波背景辐射的研究以及量子引力理论的发展等领域都有着重要意义。这些研究领域试图将量子力学与广义相对论统一起来,以解决宇宙中极端条件下的物理问题。

因此,尽管光子的静止质量看似是一个微不足道的问题,但它实际上连接着量子物理学和宇宙学的一些最深层次的奥秘。对光子静止质量的研究不仅有助于我们更深入地理解质量的概念,还可能揭示宇宙的许多未知秘密。

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评论列表
  • 2024-09-01 07:51

    粒子双缝干涉条纹不可能是稀奇玄妙,都是自然的必然!!!电子光子都是带电的。材料边缘宏观电中性,亚原子微观有正电区也有负电区密集分布,受引力的和受斥力的大量光子当然会分裂成条纹,单个粒子位置唯一确定,大量粒子位置是一个分布。没有粒子同时穿越两条缝的需要和可能。边缘衍射条纹是同样的道理。………水波/沙丘波都不是波,是物质质量运动。———(1) 研究沙粒的质量能量位置运动,一切清清楚楚明明白白,有确定性,是物理。(2) 研究沙丘波想干什么?不清楚不明白,没有确定性,是数学当物理搞骗。波是多余的虚幻概念,无质量也没用力作用也没有能量。无源场电磁波也是著名的虚幻。

  • 2024-09-01 07:52

    悖论斯坦,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学的核心根基——确定性,以创造假说冒充祸害公设形而上学。祸害数学,祸害物理,祸害哲学,终身搞骗,祸害极大极深极广,100多年了,还在鼓吹骗子,居然成了一门生意?………一个恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!!狗屎都有用,欺骗有啥用?迷信蔑视自然的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,人人都沉默?科学还有希望吗???

  • 2024-09-01 07:52

    时光倒流是数学当物理的骗术!………都是毫无意义的思想实验。8分钟前的太阳光,几十亿年前的遥远星光,地层中几万年前的琥珀苍蝇,以及所谓的超光速观测,。。。只是影响一些意识信息,用光(超音速)观测雷电(来的快),用声音观测雷电(有滞后),都不能改变雷电本身。木啥实质影响。都是为了欺骗。钟摆移动到月球表面变慢了,时间定义还是没变,谁的时光倒流了???………号称修正GPS原子钟的大笑话: 狭义相对论让星钟变慢,再来个广义相对论让星钟变快,你说这钟倒不倒霉?关键是反复修正还是不行(误差90%)!参见论文“部分相对论效应对北斗原子钟性能影响分析”

  • 2024-09-01 07:55

    真善皆美,真理是食物,善良是分配食物,没有真,善是不可能的。更爱真理才有希望。

  • 2024-09-01 07:55

    搞悖论的爱因斯坦,一个蔑视自然欺师灭祖的终身骗子,人类公敌,称其为悖论斯坦,算是一种雅称了。

  • 2024-09-01 07:51

    悖论斯坦五大骗术V2:: ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗),由反公理假说演绎方程(骗),号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 数学假装物理,创造虚幻数学“物理概念”,破坏基本概念和认知体系。搞些莫名其妙的虚幻数学相对时空、数学质量、数学能量。相对速度无穷多,哪有高低速之分?光是绝对速度钉子户?力与质量需要宏观微观两套规则? ——3. 以必然有不确定性的观测精度攻击确定性的引力公理,以必然有的认知进化祸害绝对真理。以宏观现象为基础的电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足,两朵乌云和光电效应矛盾都不奇怪,他却借机破坏伽利略变换! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人知道真假,不搞二象性。 ——5. 无中生有创造假说(鬼),用解释稀奇谎称证明且无耻于悖论(已有效证伪),却要求别人证明没有鬼,搞万能骗术!!!………水星进动证明的大笑话:(A).号称证明全称公设是欺骗。 (B).忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?活见鬼还是见活鬼?(科学求真需要批判精神,虽异常艰难但绝不应包容悖论欺骗!)

  • 2024-09-01 07:51

    波与场的研究都是数学当物理,捉影弄鬼之术:::波只是一种粒子宏观时空分布不均匀,水波/沙丘波到处都有,都是质量运动罢了,有波粒二象性??波是一种物质无质量有能量??以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,不是笑话是什么???破坏了认知自然的核心根基“确定性” ………场::只能由源完全确定,不可观测(源力不是场力,源能量不是场能量),不必要的,无质量无运动的多余虚幻想象。……地球场给你引力,你给地球场引力,然后地球场给地球引力。这是笑话!!!~~~场与波都是捕风捉影之法,意义很小,破坏巨大。……伟大的赫兹证明电磁波的实验,激励源都是电火花,感应接受也是电火花,显然是光子动能传播与光电效应,用了电磁波来解释而已。电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的有用的数学方法,质量与力才是宏观微观物质世界的唯一根本,两朵乌云包括光电效应当然都是电磁理论的谬误,骗子借机祸害牛顿何益?一个具体问题::电流磁场与电子磁矩啥关系???

  • 2024-09-01 07:52

    解释光电效应是个笑话。物理机制根本木有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应是毒药祸害!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞必然会加速。迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。……光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小也测不到,近似为惯性系。

  • 2024-09-01 07:52

    证明真理是不是骗术?? 真理是无法验证的。作为预测未来的全称命题(全时空),证伪当然有效,证明/证实当然无效。号称证明XX论和万有引力定律,一天证明10000次,有用吗???实验只是证明了具体现象真。号称证明公理,假说冒充公设,肯定都是骗。所有自然规律都是对过去的观测归纳,未来是不变的,这个不可能知道原因,只能信任自然。为自然存在(有无)找原因也都是骗。真理不证自明无法证明,需要验证的理论是骗,号称证明理论也是骗!!!——相对真理也是骗术,真理是客观存在的绝对真理,人类诞生之前没有人类的观测,月亮不运动吗???引力有没有???都是显而易见!仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理吗???地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖搞骗的伎俩。

  • 2024-09-01 07:51

    引力本质是空间弯曲?弯曲导致空间移动,空间移动后剩下的是什么?如何观测?空间对质量有力的作用???空间还知道质量的大小(穿越时间有变化)???有作用力和反作用力?骗子能用空间弯曲改变汽车和导弹的运动方向?气球升天是对抗空间弯曲吗?没见过鬼,只见装鬼。体积太大会被空间卡死吗???水星椭圆进动轨道弯的套路不一样?👻两个质点靠在一起,质量引力的作用力和反作用力,空间往哪个方向弯呢?骗子知道吗?………质量随相对速度变化吗?相对速度无穷多,哪有高速低速之分?静质量是相对哪个速度参考系呢?各个方向相对速度不一样,难道各个方向质量不同吗? 相对速度到处都是,明天还是。有原因和本质吗???空间弯曲的原因和本质是啥子??? 骗子那个空间弯曲图上下颠倒后,重力要改变方向???

  • 2024-09-01 07:52

    自发裂变反应的预测和发现,是原子能利用的直接原因。与爱因斯坦有啥关系?质量亏损是他发现的吗?不知道他如何将沙子变成能量?如何将能量变成质量?篡改美女“动能公式(天天到处用)”把她变性成和尚“质能方程(看到人家核弹成功了,他居然假惺惺地说后悔编造了狗屎造核弹方程)”………这个莫名其妙的数学“能量”是动能还是势能?如何与质量运动发生作用?——解释光电效应?物理机制根本木有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。对比牛顿对“引力”必要充分真实的严谨归纳,是不是荒唐的笑话???——原来他还干过采用牛顿引力常数否定万有引力定律的丑事!——相对论篡改伽利略变换,洛伦兹遗憾的说“对于我,只有真正的时间,。。。都是爱因斯坦干的(破坏时间基本概念的荒唐事?)”

  • 2024-09-01 07:50

    牛顿晚年研究上帝神学,是敬畏信任自然,他希望自然哲学与上帝协调一致。回答为什么有引力而且确定明天还有,这种人类认知自然的极限困惑(因果极限,也是悖论斯坦利用的搞骗技巧)。骗子号称知道原因的原因的原因的。。。原因?愚蠢的人居然为此贬低嘲笑牛顿,这些能改变牛顿的崇高和伟大吗?………自然绝对诚实,但自然宿命有复杂性::意识可以作用于人体(物质),清清楚楚比比皆是,对自然宿命具有广泛的扰动。而且,宿命的复杂现象也是观测困难的(水往低处流隐藏了万有引力)。信任自然(唯物主义)观测归纳(真实)是人类生存包括科学的唯一根本。

  • 2024-09-01 07:50

    理论物理学进展缓慢(倒退)的原因::::: (1)有不少观念认为,先创造假说~再验证证明,就是科学。这其实是一种悖论斯坦式两头骗术!!!假说认知自然有任何成功先例吗?数字文字概念符号包括几何公设(黎曼欧几里得),都是经验的理想化抽象(所谓形而上学当然也是唯物主义),不预测任何真实,用于表达真实。与假说根本不同。………光速不变预测真实冒充公设,它不仅创造假说,还违背相对速度公理。(2)悖论斯坦的号称证明也是骗术!!!自然规律是全称命题,象万有引力定律一样,证伪当然有效,证明/证实当然无效,一天证明10000次也没用。牛顿自然哲学的观点是观测归纳,还是必要充分真实的归纳,严肃地反对创造假说!!!创造假说号称证明,是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖的狂妄骗术。祸害时空观,祸害质量能量引力物理概念,祸害自然认知方法。。。 (3)悖论斯坦骗术已经成了一种十分强大的科学时髦。假打弄成比真打更迷人,实在是恐怖和难以理解的!!! (4)倒退是指创造假说泛滥,攻击已有物理公理物理概念和认知方法,以认知进化否定绝对真理,祸害哲学。 ………鼓吹骗子重要?批判骗子不重要?这是祸害子孙祸害国家!

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简介:用通俗的语言诠释科学