物质可转化为能量,那么能量可以转化为物质吗?

传锋11


知道爱因斯坦质能方程式E=mc^2的人应该都了解,它告诉我们物质可以转化成为能量,但是爱因斯坦也没说过这个方程式是单方向成立的,也就是说,能量也可以转化为物质。


物质可以转化为能量这就不用我举例了吧,原子弹的爆炸就是基于这一理论。物质可以转化成能量这个对于今天的我们来说并不困难,但是如何才能将能量转化为物质呢?

根据爱因斯坦的质能方程式,能量确实是可以转化为物质的,但是这个在我们的生活在却是很难见到的。常规的能量是无法被转化成物质的,而只能够在各个物体之间转移和各种能量形式之间进行相互转化。能量转化为物质的一个最为广泛知道的一个事例就是原子核外电子在跃迁的时候会产生光子。


想让能量转化为物质,就必须在极高的温度下进行。比如在宇宙大爆炸的时候,能量在冷却扩散的时候,就可以转化为物质。我们看到的物质,也正是宇宙大爆炸的时候由能量转化而来的,也就是说我们看到的所有的物质都是由最初的能量转化而来的。

宇宙大爆炸最先产生的化学元素就是氢和氦,后来又通过核反应生成了其它一系列的原子。想要实现纯能量向物质的转变并不容易,目前人类可以在高能高能粒子加速器中实现这一目的。例如在大型粒子加速器中,可以让一个获得了足够高能量的电子和光子相撞,这样就可以制造出新的电子和光子,同时还可以制造出一对正反物质粒子。


为什么能量转化成物质这么困难而且能量能够转化成为的物质也很有限呢?我想,宇宙就是从大爆炸诞生的,大爆炸将大量的能量转化成为了物质,才形成了我们今天的宇宙,如果反向进行很容易的话,那岂不是宇宙也很容易回到了纯能量状态,如果真的是这样的话,那么宇宙就不能够稳定存在了。


镜像宇宙


可以的。爱因斯坦从狭义相对论中推导得到的质能方程(E=mc^2)告诉我们,物质和能量在本质上是等价的,它们之间是可以互相转换的。

原子弹、氢弹、正反物质湮灭已经明确表明,质量能够转化为纯能量。反过来,物质也可以从纯能量中制造出来。不过,想要实现能量到质量的转化并不容易,人类目前只能在高能粒子加速器中实现这一过程。

在高能粒子加速器中,比如大型强子对撞机,让一个获得了足够高能量的电子和一个获得了足够高能量的光子相撞,这样能制造出一个新的电子和一个新的光子,同时还能制造出一对正反物质粒子(比如正反质子、电子对)。也就是说,在光子和电子的碰撞过程中,产生了新的粒子。或者利用布雷特-惠勒原理,两个互相碰撞的光子可以制造出正反电子对。利用这样的原理,高能粒子加速器可以制造出理论预言中的粒子。

另外,根据标准宇宙模型,宇宙中的所有物质都是来自于138亿年前的纯能量。宇宙从纯能量中制造出物质,这才有现如今的宇宙。


火星一号


施郁

(复旦大学物理学系)

可以。

量子场论告诉我们,所谓真空态只是系统的最低能量态。而在真空态,是存在量子涨落的,也就是说,场并不能消失,而且它有不确定性,服从海森堡不确定关系。

原子中电子的从高能级跳到低能级的自发辐射,就来自电子与电磁场真空涨落的耦合,在这个过程中放出光子。

实际上我们周围物质的大部分就是真空涨落。我们知道质子是由夸克组成的,但是夸克只贡献了质子质量的的百分之一。其他的质量就是来自真空涨落!而且我们知道,希格斯场导致基本粒子获得质量,这个质量也是来自真空涨落。

还有,电磁场的真空涨落可以产生正负电子对,这叫做施温格效应。黑洞视界附近的真空涨落可以导致粒子的辐射,也就是霍金辐射。这两个预言还有待实验验证,虽然物理学家普遍承认其正确性。

甚而至于,现在物理学家认为,整个宇宙就起源于真空量子涨落!


物理文化与施郁世界线


能量和质量可以互相转化。在几乎所有的大型对撞机上都有这样的现象,高速碰撞的粒子把他们的动能转化为了更多质量的粒子。



比如两个质子高速碰撞,碰撞之后会产生数十到数百个粒子,这些物质的质量大于刚才碰撞的质子。有些情况下,多个粒子碰撞,还会产生很多的电子,负电子,质子,反质子之类的粒子。但是我们没有什么手段把这些反物质留下来,正反物质一相遇很快就发生湮灭把能量释放出来。

当然,也有一些不会湮灭的物质产生,但是同样大部分很快会转化回质量,并不稳定。


不过我们现在可以确定,这些物质是从动能转化来的。可惜现在没有技术造更大的对撞机,没法撞出更稳定的物质。

还有一些自然界中比较常见的能量转化为质量,但是非常不明显,比如光合作用中,有极为微小的太阳能被留下来。

而质量转化为能量,现在比较常见的就是核反应,原子弹和核反应堆。


蛋科夫斯基


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用户创维


物质可转化为能量,那么能量可以转化为物质吗?

如果您认可宇宙暴涨论的话,那么恭喜您,我们的宇宙最早就是由一团致密的能量所转换来的!我们整个宇宙中的所有物质都是由暴涨后形成的物质所演化而成的,一直到现在仍然在不断的进程中!

暴涨初期的物质形成过程!从这一个角度上来看似乎完全是没有问题的,但这也太遥远了,而且这个奇点的条件似乎难以企及,那么我们人类能将能量转换成物质吗?其实也可以,只不过这个代价实在有点大!

在高能粒子对撞机里,比如LHC里只要让一个获得了足够能量的电子与光相撞即可制造出新的光子和电子,并且在这个过程中还能制造出正反物质的粒子对,尽管在这个过程中正反物质由会瞬间湮灭,但这物质却是实实在在的存在了,要不然这正反物质对从哪来呢?当然是从能量中转换而来的!但这代价实在是够高昂,如果您要制造一克反物质的话,也许得花上数十亿美元.....这个代价实在是太大了!

另外我们也能从量子学的角度观察到能量-物质是如何转换的,在微观的量子世界里,不断会有虚粒子产生并瞬间消失,而这个过程却是从真空中“赊借”到能量中产生并瞬间消失由归还给真空的!似乎这让我们找到了一个新世界,我们未来是否可以从中取得能量,然后由不断归还中来取得对空间的控制,并且只有归还的足够快那么并不会的造成影响,而这个过程中,我们想要扭曲时空的扩张与压缩就在这个过程中完成了!

看起来似乎为我们未来的宇宙航行指明了一个新的方向,不过就人类而言,我们还无法制造出能从真空中赊借能量的设备,假如可以......也许他将成为下一个伟大的爱因斯坦或者尼古拉-特斯拉!

当然以上除了能量可以转换成质量外,其它都是极不靠谱的无限扩大想法......当然这比一本正经好玩很多,如果您喜欢的话不妨留言!


星辰大海路上的种花家


爱因斯坦的质能转化方程告诉我们:物质的质量和能量是互相联系并且可以互相转化的


我们现在的世界中的物质包括宇宙中的物质,都是从138亿年前的宇宙大爆炸中诞生的,宇宙大爆炸后产生的氢和氦就是能量转化为质量的产物。

根据爱因斯坦的质能方程E=MC²,其中E就是物质具有的能量,M是质量,C是光速。照这个方程我们看出来如果要把能量转化为物质,那么需要的能量也是非常非常大的,事实上人类依靠粒子加速器的强大能量就能把能量转化为物质,只不过造出来的物质也只是几个粒子而已,不可能把纯能量转化成日常生活中的桌子椅子什么的。


粒子加速器把多个粒子加速到近光速之后互相撞击,产生的电子或者反物质粒子的质量要比撞击前那几个粒子的质量要大,这就是典型的高能状态下的能量转化为质量,只不过转化出来的反物质粒子马上就会和普通物质相互湮灭又变成能量。

如果将来人类能方便快捷的把能量转化成质量,那么人类就能用能量制造出任何想要的东西,到时候人类文明就成神了。

目前我们只能用核反应小规模的把质量变成能量,用超级加速器把巨大的能量变为一点点的质量


宇宙探索未解之迷


物质不等于能量,物质是能量和信息结合的产物。能量也含有信息,只是信息量极少。而物质含有较高的信息量,比如物质中的分子结构、电子结合方式等都蕴含着很大的信息量。生命物质更是高度有序的物质结构,经科学家们研究得出的结果:1克DNA能容纳455EB的数据(1EB=1024PB,1PB=1024TB,1TB=1024GB)。


根据信息墒增原理,宇宙中任何事物的发展规律都是从有序走向无序,也就是从信息量大流向信息量小的方向。比如有机质在自然界中会瓦解分化,石头经风化会变成土壤最后变成细沙,这些过程都是从信息量大的物质变成信息量小的物质。而物质最终的命运就是变成信息量最小的能量。

在自然状态下,能量是无法转化为物质的,这违反信息墒增原理。生命体作为违反信息墒增原理的典型,科学对此无法解释。

其实很简单,生命体是有意识的,而信息本身就是意识的产物,意识通过信息的组织架构了物质,才有了生命体的存在。

目前的唯物论教育认为是物质产生了意识,这是本末倒置的说法。


禅者


我们每天一睁眼所看到的物质都来自哪里?正是能量!

简单来说,如今的万事万物都来自能量,都是由能量转化为物质而形成的!最后大爆炸发生的最初几分钟就是能量转化为物质最直接的体现!

宇宙大爆炸之后最先产生了氢和氦,然后在恒星的核聚变自己超新星爆发过程中又产生了各种重金属,知道今天我们见到的多彩世界!

还是,原子结构中电子的能级跃迁过程中会产生光子,也是能量转化为物质的体现!

同时,更重要的是爱因斯坦的狭义相对论更好地诠释了能量质量可以互相转化,本质上能量和质量是一种东西!

而量子力学的发现也让我们看到了能量如何转化为物种的,量子世界中的量子起伏不断地上演着,这个过程中不断地有虚粒子衍生并瞬间消失,而虚粒子的出现就是通过“赊借”真空中的能量然后迅速归还消失!

所以,物质和能量可以互相转化,或许是因为我们每天看到的东西基本上都是以物质的形式呈现,大部分都是物质转化为能量的过程,所以会感觉能量不会转化为物质。但殊不知今天我们见到的一切都来源于能量!


宇宙探索




长期以来,包括物理界在内的人们一直这样认为:“物质可以转化为能量”。这种观点或说法到底是否正确呢?这就要看你怎么去了解了。如果你把一个本来静止的物体激发运动起来了,物质就的确被转化为带有能量的物质了。这个说法那就是对的;如果你把它理解成物质发生了消失。即原来的物质没有了,物质被纯粹的“能量”取代了,那就是错误的了。



物质是由电子这个最基本粒子所叠加组合而成的“分子团”。电子有质量,所以物质有质量。

能量是物质发生运动时的运动动能。静止的物质不表现出能量,也就是没有运动动能。动能是物体受到外力作用(推动)后产生,这个外力也一定是正处于运动状态下的物质,它的一部分运动动能给了其他物体后,自身的运动动能下降或被抵消了。这就是能量转化。



人们之所以对能量抱有模糊不清的认识。一方面能量还常常表现为热量;另一方面能量又具有动能和能量转换的特征。

热量是细小(电子)物质运动时作用于人体给人们所带来的一种感觉。细小的电子运动撞击人体并破坏了人体组织中的化学键,导致电子在身体上的横冲直撞以及化学键变化时的吸能和放能。通过人体里里外外的感受器传入大脑,人就能够感觉到热。假如撞击人体组织的物质不是电子,而是砂子、铁疙瘩,人感觉到的就是痛。因为铁疙瘩的运动动能破坏的是人体细胞组织结构,而不是化学键结构。因此,电子与铁疙瘩同样是带有运动动能的物质,只是作用于人的感觉不同而已。本质上都是物体的动能。

你只要记住:物质运动起来,这个物体就携带上能量了;物质静止,这个物体就没有(不表现)能量。



“物质可以转化为能量”,在这句话当中是有瑕疵的。它往往给人们造成了物质是物质,能量是能量,物质变成了能量,物质就没有了的错误理解。物质是不能抛弃自身而直接转化为能量的。能量附着于物体,物体与能量不可分割。所以“物质可以转化为能量”的说法不科学,易误导。正确而又完整的说法应该是:

物质通过某种激发作用可以转化为物质的运动动能。这里的动能就是能量。值得注意的是,物质依然是原先的物质。除物质自身同时发生解体而改变自身性质(中子变质子、原子变分子)以外,物体在受到激发作用后,其运动中的物质没有改变自身的任何性质和数量。



那么关于“能量可以转化为物质吗”?显而易见,能量只是物质的运动动能,动能怎么可以转化为物质呢!


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