打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
为什么万物都会有“质量”?“质量”到底是什么?

质量之谜

不知道你想到没有,重量到底是咋来的?

可能你会说,是因为地球的引力。我们知道,重量等于质量乘以重力加速度,我们能够测到重量就是利用引力来测。那么问题又来了,质量又是咋哪来的呢?

这个问题一直困扰着科学家们,伴随着整个近代科学的发展。牛顿曾经发表过著作《自然哲学的数学原理》,这也被认为是近代科学的开山之作。在这本书当中,牛顿在前10多页对各个物理量进行了严格的定义,他首先选择就是质量。所以,我们可以说,近代科学是从“质量”开始的。

如果我们仔细观察就会发现,牛顿对于质量的定义本质上是用测量定义法,也就是用测量的方式来做定义,而没有直接讲述质量的本质到底是什么?

巧合的是,作为化学的奠基人,拉瓦锡的研究也是从“质量”开始的,并且提出了著名的质量守恒定律。

牛顿和拉瓦锡两位大佬没有能够完全搞清楚质量的本质,这并不怪他们。因为他们是被时代所局限住了,当时的观测仪器根本无法观测到微观世界。而“质量本质”的谜团实际上就蕴含在微观世界当中,直到近代才得以解开。那具体是咋回事呢?

质能等价

这要从另外一位科学大佬说起,这就是大名鼎鼎的爱因斯坦。他在1905年发表了四篇具有划时代意义的论文,其中最后一篇提出了一个著名的理论:质能等价

那什么是质能等价呢?

爱因斯坦实际上是统一了质量和能量,他认为质量和能量一码事,质量就是能量,能量就是质量,也就是同一个东西的两种不同的形态,或者我们可以认为物质其实是极度压缩的能量。而衡量物质的量用到的就是质量。于是,爱因斯坦给出了著名的质能方程E=mc^2,指出了质量和能量的等价关系。

微观世界

后来,整个20世纪,科学家都在疯狂地探索着微观世界,他们发现了上百种粒子,并且还将它们进行归类。如今我们知道,万物都是由原子构成,原子内还有原子核和电子。原子核内还有质子和种子。这是有赖于汤姆逊,卢瑟福,查德威克等人的科学发现。

那么问题来了,质子和中子又是由什么构成的呢?

科学家曾经利用轰击质子的方式,发现轰击质子的粒子会发生三个散射角度。这说明质子也不是不可再分的,它是由3个粒子构成。于是,科学家把这种粒子称之为夸克。

把三个夸克束缚在质子和中子中的作用力叫做强相互作用,这种强相互作用的强度极其大,大概是引力的10^38倍,作用范围极其小,大概只有10^(-15)米的尺度。

要想把夸克束缚在如此小的范围,实际上就需要大量的能量。科学家发现,万物的质量实际上几乎都来自于强相互作用的能量等价的质量,我们可以通过质能方程来得到这个质量。这个质量占据了万物质量的99%。那剩余的1%去哪了?

1%的质量之谜

这个问题其实一直困扰着科学家,他们也一直没有很多的解释。甚至我们国家著名的科学家杨振宁在1954年公开演讲他的杨米尔斯理论时,也被科学家泡利质问到下不来台,后来还是原子弹之父帮忙解围的。

实际上,并不是泡利特意为难杨振宁,而是这个问题也让泡利困扰了很久,苦于找不到答案。因此,这1%的质量之谜成为了上世纪50年代科学家最痛疼的问题。

后来,有几位科学家就提出,在宇宙中还存在着一种叫做希格斯场的东西,它可以使得粒子发生减速,从而获得质量。光子之所以是光速,就是因为希格斯场对它没有作用。而其他的粒子达不到光速,就是因为希格斯场赋予了它们质量。

但是这个观点一开始还只是科学假设,并没有实锤。所有的理论还需要通过实验来检验。由于场和普通物质一样也是客观存在的物质,因为它们也具有粒子性,只要找到希格斯场所对应的希格斯玻色子就可以。2012年,科学家利用大型强子对撞机找到了希格斯玻色子,证明了这个理论是正确的。

希格斯玻色子的找到,也帮助科学家找到了剩余1%的质量之谜。从而让我们了解到了质量的本质,也就是99%的质量来自于强力,剩余的1%的质量来自于希格斯场赋予粒子的质量

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
为什么万物都会有“质量”?“质量”的本质到底是什么?
万物都有质量,但质量到底是如何产生的?
宇宙万物都拥有质量,但质量到底是什么?
光既然可以每秒30万公里,那它的动力是什么呢?
寻找万物的本源:质量从何而来?
宇宙揭秘:万物都有质量,但质量到底是如何产生的?
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服