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质量可以转化成能量,但是能量可以转化成质量吗?
能量,质量,物质质量可以转化成能量,但是能量可以转化成质量吗?
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
问题补充: 根据爱因斯坦质能公式,两头都是相等的,质量可以转化成能量,比如通过核聚变、核裂变等,但是能量可以转化成质量吗。通过什么方式。有什么途径?
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
当然可以,不但可以,而且我们宇宙中所有的物质的质量都是通过能量转换过来的。
现在宇宙形成的主流理论就是大爆炸,大爆炸开始的时候宇宙温度非常高,首先产生了大量的高能光子,这些光子相互碰撞就按照爱因斯坦的质能公式产生了高速运动的夸克、胶子、电子等基本粒子及其反粒子,可以说是高温的基本粒子浆糊,还不是我们今天说的物质。到了大爆炸后大约一万亿分子一秒的时候,宇宙的温度冷却到了大约一千万亿度,夸克、胶子和电子及其反粒子就开始冷却形成了质子和中子,这就是最初始的物质。大爆炸后大约10秒,温度约30亿度,这就是宇宙的核合成时期,质子和中子就会结合形成氢、氦类稳定轻原子核(化学元素),其他轻原子核也会形成一点,但是非常少。当宇宙冷却到10亿度以下,也就是大爆炸大约三分钟,就不能再产生新的原子核了。所以我们宇宙中的物质基本上都是在宇宙大爆炸之后三分钟以内形成的。
当然今天我们宇宙中的物质并不仅仅有氢、氦类稳定轻原子核,其他的元素主要都是在恒星的中心通过轻元素合成重元素的核聚变过程形成的,这种过程能够产生一直到铁这样的重元素,而核聚变过程中释放能量的过程就是恒星内部的能源机制。此外,超新星爆发的过程中也会产生一些比铁更重的元素。
我们下面看看能量转化成质量的具体过程。
爱因斯坦的质能公式E=mc²反过来写就是m=E/c²,也就是能量可以转换成为物质,因此一对伽马射线光子,只要它们的能量加起来超过两个电子的静止质量,根据E=mc²对应的能量,就能够产生一对电子和正电子。不过实际情况要略微复杂一点,要求的是在两个光子的动量中心的参考系里面(在这个参考系里面两个光子的动量之和等于零),它们的能量之和超过两个电子的静止质量根据E=mc²对应的能量,这样就能够同时满足能量和动量守恒,当然也满足电荷守恒,就能够产生一对电子和正电子了。
正是由于伽马射线光子的这个性质,我们在地球上无法探测到宇宙很远处的高能伽马射线光子,因为这些光子会和宇宙微波背景辐射光子以及恒星和气体发出的红外光子作用产生电子和正电子对。读者可能很奇怪,宇宙微波背景辐射光子和红外光子的能量很低,怎么也会用来产生电子和正电子对呢?原因就是上面说的,只要在两个光子的动量中心的参考系里面它们的能量之和足够大就行。所以,尽管宇宙微波背景辐射光子和红外光子的能量很低,只要伽马射线光子的能量足够高就可以做到了。当然,如果伽马射线光子的能量很高,它们还能够产生很多其它的正反粒子对,只不过最容易产生的就是电子和正电子对而已,这些都已经有了大量的实验和观测证据,并不仅仅是理论推测。实际上,两个光子相撞产生正负电子对的过程也可以在实验室中实现,而且已经实现了。
回答于 2019-09-11 08:43:50
磁场里光速流动的物质产生金属氢,金属氢的“磁力矩”相互切割形成新元素的同时伴生电磁波——能量。
热核反应中质量守恒,物质不会转化为能量;但是金属氢聚合产生的能量——电磁波必须由金属氢的“磁力矩”的共振来传播。
回答于 2019-09-11 08:43:50
质量和能量是人类认识领域中出现的两个概念,同文字的诞生一样,是为了把从自然界中获得的重要信息保存下来,给后世的人们交流、考究留下可靠的证据而设想和提出的两个概念。
质量概念:物体所含物质的多少叫做物体的质量。
能量概念:
①如果一个物体能够对外界做功,就说这个物体具有能量(粗浅说法)。
②能量是物质运动转换的量度,简称“能”,是表征物理系统做功本领的量度。
能量是一切运动着的物质的共同特性。自然界万物都在不断运动着,在物质的一切属性中,运动是最基本的属性,其他属性都是运动的具体表现。物质的运动形式多种多样,每一个具体的物质运动形式存在相应的能量形式,如机械能、化学能、热能、电能、辐射能、核能、光能、潮汐能等。
现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系,即爱因斯坦的质能关系式:E=mc²。
由公式可见,质量与能量密不可分,没有质量的能量是不存在的,同样,没有能量的质量(物质)也是不存在的,质量和能量是物质存在空间的统一体,两者缺一不可。
相对论认为,当物体的运动速度(高速)增加时,动能增加,质量也会增加,而动能的变化量和质量的变化量关系同样符合爱因斯坦质能方程:ΔE=Δmc² ,此时的能量转化成了物体的质量;在核反应中,原子核的质量减少了,原子核和组成原子核的基本粒子的整体动能也减少了,而减少的这一部分动能就以热能和光能的形式释放出来,同样符合爱因斯坦质能方程:ΔE=Δmc² ,此时的物体的质量转化成了能量。
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