根據愛因斯坦質能轉換公式,核彈實現了質量轉為能量,那有什麼能量轉為質量的例子呢?

穿越23730138


現代人們可以觀測得到的能量轉化為物質的例子都在大型強子對撞機中,可以通過高能粒子的對撞產生出新的多種粒子,質量總和大於之前,這就是能量轉化為了物質。

高能的光子與電子相撞,會產生新的光子與電子,同時還會誕生出正反粒子對,大型對撞機通過不同的粒子相撞,希望可以發現新的物理現象,找到新的粒子,2013年,對撞機團隊稱之前他們發現的粒子應該是希格斯玻色子。

在大爆炸宇宙模型中,這就是最典型的能量轉化為物質的例子,如今宇宙所有的物質都來自於最初的純能量。

量子力學中,真空態也不是我們認為上的真空,還存在量子漲落,服從海森堡在1927年提出的不確定性原理。真空態仍存在著最低能量態,不時的會有能量憑空出現並快速消失。希格斯場廣泛存在宇宙中,它使基本粒子獲得了質量,這質量就是來自於量子漲落,這也是能量轉化物質的形式之一。

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一枚遊戲科幻迷


答案是非常多。但我要舉一個最重要的例子,也是大多數人並不知道的例子。

首先我們看到的有質量的物體都是由原子組成的,原子是由原子核和電子組成的。原子核是由質子和中子組成的,而一個電子的質量約只有一個質子質量的兩千分之一,可以忽略。這樣有質量的物體,它的質量來源基本是原子核,即質子和中子。

好,有趣的問題來了,質子和中子分別由三個夸克組成,你們猜三個夸克的質量加起來有多少?你可能會說,一個質子(或中子)等於三個夸克,三個誇加起來的質量就是一個質子的質量嘛。我告訴你,答案是錯的,三個夸克的質量加起來只有一個質子質量的7%!你沒看錯,只有7%!那麼問題來了,剩下的93%哪裡去了?

剩下的93%就是這個問題的答案,它來自於夸克之間相互作用的能量!三個夸克之間通過不斷交換一種叫做“膠子”的無質量粒子,來維持質子和中子的存在。你也可以說這93%的質量來自於膠子,但膠子是無質量的,它是純能量。這些純能量貢獻了一個原子93%的質量。

所以我們眼中的這個世界,有93%的質量是由能量直接貢獻出來的。我們身體93%的質量是鎖在質子和中子內部的純能量!

更廣義的來說,只要是基本粒子通過,強相互作用組成的複合粒子,其能量來源絕大部分都是相互作用能量,而不是基本粒子的質量。所以這是愛因斯坦質能方程一個非常重要的表現。


九維空間


愛因斯坦從狹義相對論中推導出的質能方程表明,質量和能量之間具有深層次的關聯,連接它們的因子是一個常數,即光速的平方。從中我們可以知道質量能夠轉變為能量,核裂變反應(原子彈)、核聚變反應(氫彈、恆星的能量來源)、正物質和反物質發生湮滅都遵循這樣的規律。既然質量和能量是等效的,前者可以轉變為後者,那麼,後者也是能夠轉化為前者。

事實上,這個過程出現在宇宙的最初時刻。時間回到138億年前,在一次量子漲落中,宇宙從無限高的密度和溫度中誕生。隨著空間經歷暴脹與膨脹的過程,溫度逐漸下降,宇宙中的物質逐漸從純能量中產生,我們現在所知的一切物質都可以追溯到宇宙誕生之初的純能量。這是宇宙中能量轉變為質量的第一個例子。不過,這個過程發生在138億年前,我們都沒有見證過。那麼,在實驗中能否實現能量轉化為質量呢?

關於這一點,物理學家布萊特和惠勒在1934年提出了布萊特-惠勒過程:兩個光子互相碰撞之後會產生一個電子和一個正電子,這樣就能從能量中創造出物質。由於驗證布萊特-惠勒過程需要極高能量的光子,所以這個過程目前還沒有被完美驗證過。儘管如此,多個光子轉化為物質已經在美國SLAC國家加速器實驗室中觀測到。

此外,有一些人可能會認為光合作用是能量轉化為質量的過程,但這是錯誤的。光合作用是一種化學反應,遵循質量守恆定律,反應之前和之後的質量並沒有發生變化,只是光能轉化為化學能。因此,太陽光照射到地球上,並不會使地球的質量增加。


火星一號


這是推導過程可以解釋。別隻看簡單的E= MC²嚴重誤導別人。這麼簡單的公式是有條件的。很多物理學都是數學邏輯假設然後推導,再物理實驗驗證,都是有使用條件的,在高等數學下推導出來的,我們目前初高中教科書只給特定條件下的簡單方程是不全面的,導致一說到質能方程就是E= MC²,F= Ma……


用戶1804754712527


的確,愛因斯坦的質能方程式告訴我們,質量可以轉化為能量,而且很小的質量可以轉化為很大的能量,也正因為此,原子彈和氫彈的製成才有了理論依據。

從質能方程式來看,質量和能量其實是等價的,核聚變反應,核裂變反應,放射性衰變以及正物質和反物質的相互湮滅的過程,都是質量轉化為能量的事例。

那麼既然都說了質量和能量是等價的,質能方程式也沒說過是單方向成立的,所以能量也是可以轉化為質量的。

但是我們卻很少聽說過能量轉化為物質的事例,這主要是因為能量轉化為物質太難以進行了。科學家也一直試圖驗證能量也可以轉化為物質,所以科學家用了很多的大型粒子對撞機來製造新的物質。最典型的一個例子就是光子和高速運動的電子發生碰撞,這樣會製造出一個光子,一個電子以及另外兩個具有質量的正反粒子(比如說質子和反質子)。

這樣也算是通過能量轉化為物質了,但是可以看到的是,這樣轉化並不容易實現,而且能夠轉化而來的物質也是很有限的。

其實可以說宇宙中一切的物質最初都是由能量轉化而來的,137億年前宇宙在一場大爆炸中誕生,在誕生之前,宇宙是一個質量無限大,密度無限大,而體積無限小的奇點。大爆炸之後10秒,溫度在30億度,這個時候質子和中子會形成輕原子核(主要是氫原子核)。而大爆炸之後3分鐘左右,溫度已經降到了10億度左右,這個時候也就不能再產生新的原子核了,所以可以說宇宙中的物質基本就是在大爆炸之後3分鐘內產生的。


我們知道常規的能量是不可以轉化為質量的,而只能夠在各個物體之間相互轉移或者是轉化。而想要把能量轉化為質量的話,這就要求比較高了,一種是要求比較高的能量或者是熱量,而另外一種就是藉助於反物質了,這和正物質的能量存在有些相反的方式,因此從能量轉化為質量應該相對簡單。


鏡像宇宙


最明顯的例子相信我們都聽說過,那就是宇宙大爆炸!

在大爆炸之初,最後中並沒有物質,當然也沒有質量,而是一個純能量體,就像一鍋“濃湯”那樣。溫度和壓力極高!

隨著宇宙的冷卻,宇宙開始產生最基本的元素氫,然後是氦,具體怎麼由能量轉化為物質的不再詳述,這個過程非常漫長,並不是直接成為氫的,而是經過了一些基本粒子,比如中微子,膠子,夸克等!

所以,如今我們見到的一切都是由能量轉化過來的,本質上我們都是“能量”,而愛因斯坦的相對論也表明,能量和質量可以相互轉換,它們本質上並沒有區別!

那麼在我們如今的現實世界,有沒有能量轉化為質量的例子呢?

在強大的粒子對撞機裡就發生過這樣的事情,兩個接近光速飛行的粒子相撞,可以產生其他很多的微小粒子!


宇宙探索


原創思想,恕本人直言,E=MC2是愛因斯坦此生犯的最嚴重的錯誤,能量的基本單元是光子,又有誰能夠把沒有質量,永恆運動的光子`變’為有質量的物質?所以,能夠賦予物質以質量的唯有質量點(即所謂`最小的黑洞’),當質量點俘獲並囚禁伽馬光子或其它物質粒子時,賦予新的物質粒子以質量。很抱歉,整個粒子物理的理論需要徹底地修改了。質量點和能量點-光子是構成一切物質粒子的基本構件,這就是本人的`終極粒子模型’。


孤猴78345271


根據愛因斯坦的質能方程,我們都知道如果物質有質量的變化,那麼必定有能量的變化,即ΔE=ΔMxc^2,這也就是原子彈的爆炸機理,通過減少質量來釋放能量,但是如果反過來,有人就會覺得有點難實現;就好像這些能量神奇地變成了基本粒子一樣,其實不是能量變成了粒子,而是這些能量通過粒子的組合方式被存儲起來。自然界中最明顯的例子就是光合作用,能量來源就是太陽光。

1:光合作用實在綠色植物的葉綠體內進行的,其過程分為光反應和暗反應兩個過程,光反應的特點是在光的作用下,水分子水分子氧化釋放電子,然後通過電子傳送系統傳送給NADP+,使它還原為NADPH。電子傳遞的另一結果是基質中質子被泵送到類囊體腔中,形成的跨膜質子梯度驅動ADP磷酸磷酸化生成ATP。這是第一步。

2:第二個階段是在沒有光的條件下進行的,暗反應階段利用光反應產生的NADPH和ATP進行碳的同化作用,使氣體二氧化碳還原為糖類;光合作用是一個巨型的能量轉換過程,植物在同化無機碳化物的同時,將太陽釋放的光能轉變為化學能,這些能量存儲在所形成的有機化合物中。

3:每年光合作用所同化的太陽能約為300J,約為人體所需能量的10倍。這些能量除了供植物本身和全部異養生物之用外,還可以供人類營養和活動的能來源。可見植物的光合作用就是以無機物為原料,在光的作用下,把能量轉換為由質量的有機物存儲起來,那麼根據愛因斯坦的理論,有能量的增加,必定有質量的增加。

4:植物再一年內可以吸收二氧化碳約7e+11噸,合成有機物約5e+11噸;人類所需的糧食、油料、纖維、木材、糖、水果等,都是來自光合作用,可以毫不誇張地說,沒有光合作用,人類就沒有食物和各種生活用品,沒有光合作用就沒有人類的生存和發展。


零維立方體


受不了了,你們學過大學化學嗎?所有的化學反應前後分子的質量就會有細微變化,這個變化對應的能量就會被釋放和吸收。

所有發熱的化學反應就是質量轉化為能量,所有吸熱的化學反應都是能量變為質量,也就是是說,隨時都有質能轉換。

追加一些知乎上的高人回覆,那些說化學反應前後質量不變的,只能說你們中學化學學的太好了,但忘了一句話“真理往前一步就是謬論”




宇宙無常我心有常


好多沒上過大學的人都說光合作用,我就呵呵了!化學方程式的基本原則就是原子守恆,電子守恆,從化學方程式中能看出能量轉化為質量,質量增加?看不出來的!


實質上,質能轉換應該是實時存在的,物體速度變快,即動能增加,此時該物體質量是增加的,且滿足質能方程。

舉幾個例子:

1、科學家加速粒子,比如電子,速度越快質量越大,加速用的能量就成了質量。

(能量憑空直接轉換為粒子的實驗有沒有過我不知道,但正負電子相遇泯滅是直接根據質能方程將質量轉化成能量的,物理學家也是做過實驗的;反物質是真實存在的,理論上能量應該是會憑空轉化成質量的,產生粒子時是正反物質同時產生,和泯滅正好相反)

2、加熱物體,物體內能增加,分子運動速度變快,此時該物體質量也是增加的。

3、事實上化學反應也是有質能轉換的(原子和電子是絕對守恆的,但隨能量轉換原子和電子的質量是會變化的)。以我的理解,電子在原子的不同層級上時能量是不同的,這應該就是化學能的實質;其次,除了化學能變化,化學反應中內能變化也是存在的。

4、化學反應和加熱物體的例子中質量的我增量是極小的,但增量極小不代表著沒有增量。

5、總而言之,質量和能量是一體的,本質上沒有區別質量就是能量,能量就是質量。理解其中的原理,避不開的就是速度,有質量的東西,有速度就有能量。有人可能會問沒有速度的物體呢?這個問題請看看第一點中的相關描述。

6、以上就是我的理解,有什麼錯誤請指正,勿噴!


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