質能方程描述質量和能量是等價的,那麼能量可以轉化為物質嗎?
探索
06-14
狹義上理解,能量和物質是分開的,兩者可以相互轉化,比如兩個高能光子相碰,就有可能產生正負電子對;廣義上理解,能量和物質則是統一的。
在核聚變與核裂變中,質量發生虧損,然後釋放巨大的能量,這也是氫彈與原子彈的爆炸原理,理論上說相反過程的反應也是可以進行的,但是難度非常大。
愛因斯坦的狹義相對論描述到,質量和能量可以相互轉化,也就是大名鼎鼎的質能方程,微小的質量可以轉化為巨大的能量,比如在廣島原子彈中,質量虧損還不到1克。
相反,能量也是可以轉化為質量的,在宇宙大爆炸初,所有物質都是能量轉化而來。
以上是對能量和質量狹義的理解,如果我們繼續深究,那麼請問何為能量?何為物質?兩者的區別又是什麼呢?
如果說有質量的就是物質,那麼光子不具備靜止質量,但是擁有動質量,在一些場合,我們可以把光子看做純能量,比如在光合反應中,光子就代表著光能;而在量子力學的一些場合,光子又看做基本粒子,也就是實實在在的物質。
如果我們深刻理解質能方程,就會得知質量和能量是統一的,兩者是同一事物的兩面,或者說能量才是本源,質量只不過是能量的一種屬性而已;比如在廣義相對論中,能量和動量的分布決定了空間如何彎曲,而不是考慮質量的分布。
其實,任何時候有能量的相互轉化,本質上就有質能轉化,不僅僅限於核反應;比如氫氣的燃燒過程會釋放大量熱量,表面上是化學能轉化為熱能,其實也是發生了微小的質能虧損,只是質能虧損率太小而已。
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