如果爱因斯坦是正确的，并且E＝mc²，那么质量从何处获取能量？
最后更新：2020-03-23 15:36:02 手机定位技术交流文章
今天，让我们来讨论一个经典物理公式-e = MC
可能是我们用来描述宇宙的所有方程中最著名的方程E = mc。
它是爱因斯坦100多年前首次发现的。它教会了我们许多重要的事情。例如，我们可以通过核裂变、核聚变或物质反物质湮灭将质量转化为纯能量。我们可以只用纯能量制造粒子(和反粒子)。此外，最有趣的是，它告诉我们，任何质量物体，不管它的温度有多低，速度有多慢，或者有多孤立，总是有一定的内能，我们永远也摆脱不了它。
但是这种能量来自哪里？这是雷内·伯杰想知道的。他问:
我的问题是，在等式E = mc中，m中的能量来自哪里？
允许我们以最小的尺度渗透到内部物质中去发现它。
我们需要做的第一件事是理解方程E = mc，这意味着分解其中的每个项
E代表能量:我们正在考虑的粒子(或粒子群)中包含的总能量。
m代表质量:所考虑的粒子的总静止质量，其中“静止质量”指的是不运动且未被任何已知力(包括核力或电磁力)束缚于任何其他粒子的粒子的质量
是光速平方:它只是一个转换因子，告诉我们质量和能量之间的转换关系。
我们能从核反应中获得大量能量的原因直接来自方程式E = mc
即使我们只将1千克的质量完全转化为能量，我们仍然会得到相当于21.5兆吨梯恩梯的能量，因为它足够大。
，这解释了为什么太阳输出这么多能量。为什么核反应堆如此高效？为什么受控核聚变的梦想是能源的“圣杯”？为什么核弹如此强大和危险？公式
e = MC也表明有一种形式的能量质量，无论你对一个物体使用什么外部手段，你都不能把它带走。只要质量还存在，这种形式的能量就会一直存在。为什么这一点值得强调，因为所有其他形式的能量都可以通过外部手段消除
例如，运动中的粒子有动能:与其运动相关的能量当一个快速移动的巨大物体与另一个物体碰撞时，无论碰撞如何发生，碰撞都会给它能量和动量。这种形式的能量是粒子运动所固有的
，但是这种能量形式可以在不改变粒子本身性质的情况下被去除粒子的总能量只能通过降低被观察粒子的速度来降低，但只能降低到最小值。即使它的所有动能都被移除，它的静态质量能量(由E = mc定义)也将保持不变。
当然，你可能认为这意味着你可以消除所有形式的能量，除了任何系统的质量能量。(你能想到的所有其他形式的能量是:势能、结合能、化学能等。)
这是事实在适当的条件下，这些能量形式可以被带走，只留下裸露的、静止的和孤立的粒子。此时，它们仅有的能量是静态质量能量:e = MC
那么，包含在物质中的能量来自哪里？
你可能很快就会回答“希格斯场[1号”这部分是正确的。在大爆炸后不到一秒钟，电的弱对称性恢复了，它将电磁力和弱核力结合在一起，显示出单一的力。当宇宙充分膨胀和冷却时，这种对称性就会被打破，标准模型的粒子也会受到很大影响。
首先，许多粒子(包括所有夸克和带电轻子)获得非零静止质量由于这些能量量子中的每一个都将[2]耦合到整个宇宙的希格斯场，许多粒子现在都有非零的静止质量。这是这些粒子质量中能量来源的部分答案:来自它们与希格斯场(基本量子场)的耦合
但是事情并不总是那么简单。如果你考虑电子的质量，并试图根据电子和希格斯场之间的耦合来解释它，你将100%成功:因为希格斯对电子质量的贡献正好提供了电子的质量。
，然而，如果你试图通过将组成质子的剩余夸克和胶子相加来解释质子的质量，你似乎会得出一个结论，但事实上，你不会得到938 mev/c的实际值。
由于质子(和其他相关的原子核)是由夸克和胶子组成的，并且构成了宇宙中正常(已知)物质的大部分，一定有另一个贡献者贡献了质量中包含的另一部分能量。就质子而言，贡献者主要是强大的核力量。与重力和电磁力不同，两个夸克相距越远，强量子核力(基于量子色动力学[3]和夸克与胶子的“颜色”特征[4)就越强
每个质子由三个夸克组成(两个上夸克和一个下夸克)。原子核中的每个原子核都被这些夸克之间交换的胶子结合在一起:这是一种类似弹簧的力，随着夸克距离的增加，这种力变得越来越强尽管质子是由点粒子组成的，但由于力的强度以及原子核内粒子的电荷和耦合，它们的大小仍然有限。
如果夸克能以某种方式被释放，宇宙中的大部分质量将被转换回能量:也就是说，E = MC是可逆反应
已经在超高能下达到了这些条件，例如在非常早期的宇宙中或在重离子对撞机如RHIC或LHC中，从而形成夸克胶子等离子体。然而，一旦温度、能量和密度降到足够低的值，这些夸克将再次受到约束，这是大多数正常物质质量的来源。
换句话说，对于三个自由夸克，即使希格斯场给它们一个非零的静止质量，它的能量也远不如把这些夸克结合在一起形成质子和中子这样的复合粒子。我们宇宙中已知质量(m)的大部分能量(e)来自强大的束缚力。因此，我们以前学到的仍然是正确的:能量总是可以从一种形式转换成另一种形式。但这是有代价的:向系统中注入足够的能量是消除这种额外形式能量的代价
对于前面的动能例子，这意味着增加你的速度(作为一个观察者)或降低粒子的速度(相对于你，一个观察者)直到它们匹配，这两者都需要输入能量
对于其他形式的能量可能更复杂中性原子的质量比电离原子的质量小0.0001%，因为电子与原子核的电磁结合释放出大约10 eV的能量。质量引起的空间变形产生的重力势能也起作用。甚至整个地球的质量也比组成它的原子小0.0000004%，因为我们世界的重力势能总和是2×10的32次方j
e = MC告诉我们，质量是所有物体固有的基本能量，不能以任何方式消除。只有通过彻底摧毁物体——通过与反物质碰撞(导致能量释放)或向其中注入足够的能量(仅对于复合粒子，其基本成分保持不变)，我们才能将质量转换回某种形式的能量
对于标准模型的基本粒子，希格斯场及其与每个粒子的耦合提供了构成质量m的能量然而，对于占宇宙中已知质量大部分的粒子，如质子、中子和其他原子核，强大力量的结合使我们能够获得质量m的大部分暗物质的
怎么样？还没有人知道，但它可能是希格斯场，某种形式的束缚能之一，或者是全新的东西。然而，不管是什么原因，它为这种看不见的物质提供能量。E = mc肯定会保持正确
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