物質可轉化為能量,那麼能量可以轉化為物質嗎?

傳鋒11


知道愛因斯坦質能方程式E=mc^2的人應該都瞭解,它告訴我們物質可以轉化成為能量,但是愛因斯坦也沒說過這個方程式是單方向成立的,也就是說,能量也可以轉化為物質。


物質可以轉化為能量這就不用我舉例了吧,原子彈的爆炸就是基於這一理論。物質可以轉化成能量這個對於今天的我們來說並不困難,但是如何才能將能量轉化為物質呢?

根據愛因斯坦的質能方程式,能量確實是可以轉化為物質的,但是這個在我們的生活在卻是很難見到的。常規的能量是無法被轉化成物質的,而只能夠在各個物體之間轉移和各種能量形式之間進行相互轉化。能量轉化為物質的一個最為廣泛知道的一個事例就是原子核外電子在躍遷的時候會產生光子。


想讓能量轉化為物質,就必須在極高的溫度下進行。比如在宇宙大爆炸的時候,能量在冷卻擴散的時候,就可以轉化為物質。我們看到的物質,也正是宇宙大爆炸的時候由能量轉化而來的,也就是說我們看到的所有的物質都是由最初的能量轉化而來的。

宇宙大爆炸最先產生的化學元素就是氫和氦,後來又通過核反應生成了其它一系列的原子。想要實現純能量向物質的轉變並不容易,目前人類可以在高能高能粒子加速器中實現這一目的。例如在大型粒子加速器中,可以讓一個獲得了足夠高能量的電子和光子相撞,這樣就可以製造出新的電子和光子,同時還可以製造出一對正反物質粒子。


為什麼能量轉化成物質這麼困難而且能量能夠轉化成為的物質也很有限呢?我想,宇宙就是從大爆炸誕生的,大爆炸將大量的能量轉化成為了物質,才形成了我們今天的宇宙,如果反向進行很容易的話,那豈不是宇宙也很容易回到了純能量狀態,如果真的是這樣的話,那麼宇宙就不能夠穩定存在了。


鏡像宇宙


可以的。愛因斯坦從狹義相對論中推導得到的質能方程(E=mc^2)告訴我們,物質和能量在本質上是等價的,它們之間是可以互相轉換的。

原子彈、氫彈、正反物質湮滅已經明確表明,質量能夠轉化為純能量。反過來,物質也可以從純能量中製造出來。不過,想要實現能量到質量的轉化並不容易,人類目前只能在高能粒子加速器中實現這一過程。

在高能粒子加速器中,比如大型強子對撞機,讓一個獲得了足夠高能量的電子和一個獲得了足夠高能量的光子相撞,這樣能製造出一個新的電子和一個新的光子,同時還能製造出一對正反物質粒子(比如正反質子、電子對)。也就是說,在光子和電子的碰撞過程中,產生了新的粒子。或者利用佈雷特-惠勒原理,兩個互相碰撞的光子可以製造出正反電子對。利用這樣的原理,高能粒子加速器可以製造出理論預言中的粒子。

另外,根據標準宇宙模型,宇宙中的所有物質都是來自於138億年前的純能量。宇宙從純能量中製造出物質,這才有現如今的宇宙。


火星一號


施鬱

(復旦大學物理學系)

可以。

量子場論告訴我們,所謂真空態只是系統的最低能量態。而在真空態,是存在量子漲落的,也就是說,場並不能消失,而且它有不確定性,服從海森堡不確定關係。

原子中電子的從高能級跳到低能級的自發輻射,就來自電子與電磁場真空漲落的耦合,在這個過程中放出光子。

實際上我們周圍物質的大部分就是真空漲落。我們知道質子是由夸克組成的,但是夸克只貢獻了質子質量的的百分之一。其他的質量就是來自真空漲落!而且我們知道,希格斯場導致基本粒子獲得質量,這個質量也是來自真空漲落。

還有,電磁場的真空漲落可以產生正負電子對,這叫做施溫格效應。黑洞視界附近的真空漲落可以導致粒子的輻射,也就是霍金輻射。這兩個預言還有待實驗驗證,雖然物理學家普遍承認其正確性。

甚而至於,現在物理學家認為,整個宇宙就起源於真空量子漲落!


物理文化與施鬱世界線


能量和質量可以互相轉化。在幾乎所有的大型對撞機上都有這樣的現象,高速碰撞的粒子把他們的動能轉化為了更多質量的粒子。



比如兩個質子高速碰撞,碰撞之後會產生數十到數百個粒子,這些物質的質量大於剛才碰撞的質子。有些情況下,多個粒子碰撞,還會產生很多的電子,負電子,質子,反質子之類的粒子。但是我們沒有什麼手段把這些反物質留下來,正反物質一相遇很快就發生湮滅把能量釋放出來。

當然,也有一些不會湮滅的物質產生,但是同樣大部分很快會轉化回質量,並不穩定。


不過我們現在可以確定,這些物質是從動能轉化來的。可惜現在沒有技術造更大的對撞機,沒法撞出更穩定的物質。

還有一些自然界中比較常見的能量轉化為質量,但是非常不明顯,比如光合作用中,有極為微小的太陽能被留下來。

而質量轉化為能量,現在比較常見的就是核反應,原子彈和核反應堆。


蛋科夫斯基


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用戶創維


物質可轉化為能量,那麼能量可以轉化為物質嗎?

如果您認可宇宙暴漲論的話,那麼恭喜您,我們的宇宙最早就是由一團緻密的能量所轉換來的!我們整個宇宙中的所有物質都是由暴漲後形成的物質所演化而成的,一直到現在仍然在不斷的進程中!

暴漲初期的物質形成過程!從這一個角度上來看似乎完全是沒有問題的,但這也太遙遠了,而且這個奇點的條件似乎難以企及,那麼我們人類能將能量轉換成物質嗎?其實也可以,只不過這個代價實在有點大!

在高能粒子對撞機裡,比如LHC裡只要讓一個獲得了足夠能量的電子與光相撞即可製造出新的光子和電子,並且在這個過程中還能製造出正反物質的粒子對,儘管在這個過程中正反物質由會瞬間湮滅,但這物質卻是實實在在的存在了,要不然這正反物質對從哪來呢?當然是從能量中轉換而來的!但這代價實在是夠高昂,如果您要製造一克反物質的話,也許得花上數十億美元.....這個代價實在是太大了!

另外我們也能從量子學的角度觀察到能量-物質是如何轉換的,在微觀的量子世界裡,不斷會有虛粒子產生並瞬間消失,而這個過程卻是從真空中“賒借”到能量中產生並瞬間消失由歸還給真空的!似乎這讓我們找到了一個新世界,我們未來是否可以從中取得能量,然後由不斷歸還中來取得對空間的控制,並且只有歸還的足夠快那麼並不會的造成影響,而這個過程中,我們想要扭曲時空的擴張與壓縮就在這個過程中完成了!

看起來似乎為我們未來的宇宙航行指明瞭一個新的方向,不過就人類而言,我們還無法制造出能從真空中賒借能量的設備,假如可以......也許他將成為下一個偉大的愛因斯坦或者尼古拉-特斯拉!

當然以上除了能量可以轉換成質量外,其它都是極不靠譜的無限擴大想法......當然這比一本正經好玩很多,如果您喜歡的話不妨留言!


星辰大海路上的種花家


愛因斯坦的質能轉化方程告訴我們:物質的質量和能量是互相聯繫並且可以互相轉化的


我們現在的世界中的物質包括宇宙中的物質,都是從138億年前的宇宙大爆炸中誕生的,宇宙大爆炸後產生的氫和氦就是能量轉化為質量的產物。

根據愛因斯坦的質能方程E=MC²,其中E就是物質具有的能量,M是質量,C是光速。照這個方程我們看出來如果要把能量轉化為物質,那麼需要的能量也是非常非常大的,事實上人類依靠粒子加速器的強大能量就能把能量轉化為物質,只不過造出來的物質也只是幾個粒子而已,不可能把純能量轉化成日常生活中的桌子椅子什麼的。


粒子加速器把多個粒子加速到近光速之後互相撞擊,產生的電子或者反物質粒子的質量要比撞擊前那幾個粒子的質量要大,這就是典型的高能狀態下的能量轉化為質量,只不過轉化出來的反物質粒子馬上就會和普通物質相互湮滅又變成能量。

如果將來人類能方便快捷的把能量轉化成質量,那麼人類就能用能量製造出任何想要的東西,到時候人類文明就成神了。

目前我們只能用核反應小規模的把質量變成能量,用超級加速器把巨大的能量變為一點點的質量


宇宙探索未解之迷


物質不等於能量,物質是能量和信息結合的產物。能量也含有信息,只是信息量極少。而物質含有較高的信息量,比如物質中的分子結構、電子結合方式等都蘊含著很大的信息量。生命物質更是高度有序的物質結構,經科學家們研究得出的結果:1克DNA能容納455EB的數據(1EB=1024PB,1PB=1024TB,1TB=1024GB)。


根據信息墒增原理,宇宙中任何事物的發展規律都是從有序走向無序,也就是從信息量大流向信息量小的方向。比如有機質在自然界中會瓦解分化,石頭經風化會變成土壤最後變成細沙,這些過程都是從信息量大的物質變成信息量小的物質。而物質最終的命運就是變成信息量最小的能量。

在自然狀態下,能量是無法轉化為物質的,這違反信息墒增原理。生命體作為違反信息墒增原理的典型,科學對此無法解釋。

其實很簡單,生命體是有意識的,而信息本身就是意識的產物,意識通過信息的組織架構了物質,才有了生命體的存在。

目前的唯物論教育認為是物質產生了意識,這是本末倒置的說法。


禪者


我們每天一睜眼所看到的物質都來自哪裡?正是能量!

簡單來說,如今的萬事萬物都來自能量,都是由能量轉化為物質而形成的!最後大爆炸發生的最初幾分鐘就是能量轉化為物質最直接的體現!

宇宙大爆炸之後最先產生了氫和氦,然後在恆星的核聚變自己超新星爆發過程中又產生了各種重金屬,知道今天我們見到的多彩世界!

還是,原子結構中電子的能級躍遷過程中會產生光子,也是能量轉化為物質的體現!

同時,更重要的是愛因斯坦的狹義相對論更好地詮釋了能量質量可以互相轉化,本質上能量和質量是一種東西!

而量子力學的發現也讓我們看到了能量如何轉化為物種的,量子世界中的量子起伏不斷地上演著,這個過程中不斷地有虛粒子衍生並瞬間消失,而虛粒子的出現就是通過“賒借”真空中的能量然後迅速歸還消失!

所以,物質和能量可以互相轉化,或許是因為我們每天看到的東西基本上都是以物質的形式呈現,大部分都是物質轉化為能量的過程,所以會感覺能量不會轉化為物質。但殊不知今天我們見到的一切都來源於能量!


宇宙探索




長期以來,包括物理界在內的人們一直這樣認為:“物質可以轉化為能量”。這種觀點或說法到底是否正確呢?這就要看你怎麼去了解了。如果你把一個本來靜止的物體激發運動起來了,物質就的確被轉化為帶有能量的物質了。這個說法那就是對的;如果你把它理解成物質發生了消失。即原來的物質沒有了,物質被純粹的“能量”取代了,那就是錯誤的了。



物質是由電子這個最基本粒子所疊加組合而成的“分子團”。電子有質量,所以物質有質量。

能量是物質發生運動時的運動動能。靜止的物質不表現出能量,也就是沒有運動動能。動能是物體受到外力作用(推動)後產生,這個外力也一定是正處於運動狀態下的物質,它的一部分運動動能給了其他物體後,自身的運動動能下降或被抵消了。這就是能量轉化。



人們之所以對能量抱有模糊不清的認識。一方面能量還常常表現為熱量;另一方面能量又具有動能和能量轉換的特徵。

熱量是細小(電子)物質運動時作用於人體給人們所帶來的一種感覺。細小的電子運動撞擊人體並破壞了人體組織中的化學鍵,導致電子在身體上的橫衝直撞以及化學鍵變化時的吸能和放能。通過人體裡裡外外的感受器傳入大腦,人就能夠感覺到熱。假如撞擊人體組織的物質不是電子,而是砂子、鐵疙瘩,人感覺到的就是痛。因為鐵疙瘩的運動動能破壞的是人體細胞組織結構,而不是化學鍵結構。因此,電子與鐵疙瘩同樣是帶有運動動能的物質,只是作用於人的感覺不同而已。本質上都是物體的動能。

你只要記住:物質運動起來,這個物體就攜帶上能量了;物質靜止,這個物體就沒有(不表現)能量。



“物質可以轉化為能量”,在這句話當中是有瑕疵的。它往往給人們造成了物質是物質,能量是能量,物質變成了能量,物質就沒有了的錯誤理解。物質是不能拋棄自身而直接轉化為能量的。能量附著於物體,物體與能量不可分割。所以“物質可以轉化為能量”的說法不科學,易誤導。正確而又完整的說法應該是:

物質通過某種激發作用可以轉化為物質的運動動能。這裡的動能就是能量。值得注意的是,物質依然是原先的物質。除物質自身同時發生解體而改變自身性質(中子變質子、原子變分子)以外,物體在受到激發作用後,其運動中的物質沒有改變自身的任何性質和數量。



那麼關於“能量可以轉化為物質嗎”?顯而易見,能量只是物質的運動動能,動能怎麼可以轉化為物質呢!


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