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質量并不等于重量,質量是怎么來的?

來源:沈陽市政府采購中心 發布時間:2020-01-28 14:03
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????質量并不等于重量,質量是怎么來的?

質量并不等于重量,質量是怎么來的?電子為什么也會有質量?

 

質量并不是重量,那質量是什么呢?

宇宙間大多數的物質都是具有質量的,在日常生活中,我們通常會把質量與重量混為一談,我們認為質量和重量是同一種計量方式的兩種不同稱謂,實際上并非如此。對于生活在地球上的我們而言,生活中的確可以認為重量就是質量,但同時也必須要明白,在物理意義上,重量和質量是完全不同的兩個概念。

生活中我們通常比較喜歡用“重量”來描述物體,那我們就先來說重量,重量并不是一個物體的本質屬性,而是一個依托于重力而存在的概念。在不同的重力環境下,物體的重量是不同的。所以如果減肥的目的是要減掉重量,那非常簡單,來一次月球之旅,你的重量就會變為原有的六分之一,因為月球上的重力只有地球的六分之一。

質量并不等于重量,質量是怎么來的?電子為什么也會有質量?

 

 

如果減肥的目的是要減掉質量,那就頗具難度了。

因為質量是物質的內在屬性,并不會因周圍環境的改變而改變,比如你自身的質量為100kg,那么無論是在地球上,還是在月球上,又或者是在完全失重的宇宙空間之中,你的質量都是100kg,這一點是不會改變的。

當然了,如果你真的到達月球之上,你仍然會感覺自己變輕了,因為我們對于自身體重的感知是基于我們所受到的引力作用,無論是對于我們自己,還是對于其它物體,我們能夠直觀感受到的就是重量,而無法直接感受到質量。有趣的是,我們經常使用的“kg”其實是質量單位,而重量的標準單位應該是“N”,也就是“牛頓”。既然質量是物質的本質屬性,那么質量是從何而來的呢?

質量并不等于重量,質量是怎么來的?電子為什么也會有質量?

 

 

任何物質都是由更小的物質所構成的,但物質的質量并不等于構成該物質的所有物質質量之和。

這聽起來似乎有些拗口,那我們就通過實例來進行說明。如果我們對一個物體進行不斷分割,將會分成一個個原子,因為物體是由原子所組成的。但原子并不是構成物質的最小單位,原子本身又可以拆分為質子、中子以及電子。

電子屬于基本粒子,也就是物質的最小單位,不可繼續分割,而質子和中子還可以分割為夸克。兩個上夸克和一個下夸克結合在一起就組成了一個質子??淇俗鳛榛玖W邮怯泄潭ǖ馁|量的,既然如此,一個質子的質量就應該等于三個夸克質量之和,但實際上并非如此,二者不僅不相等,而且相差甚遠,三個夸克的總質量還不及一個質子質量的百分之一??墒琴|子中除了三個夸克就在沒有其它物質了,那么多出來的99%的質量是哪里來的?

質量并不等于重量,質量是怎么來的?電子為什么也會有質量?

 

 

其實質子中除了三個夸克,還有其它的物質,但這種物質沒有質量,它就是膠子。

膠子和光子一樣,是一種不具有靜止質量的物質,它在質子中起著一種粘合劑的作用。三個夸克之所以能夠結合在一起,是源于四種基本力之一的強核力,而這種強互作用力就是通過膠子來傳遞的。膠子本身雖然不具有靜止質量,但是質子的絕大部分質量卻都來源于膠子。原因就在于膠子具有能量。

接下來的問題就簡單多了,通過質能方程可知,質量與能量是等價的,所以一個質子的質量就來源于三個夸克的質量以及膠子所擁有的能量。我們知道了質子的質量是從何而來的,那么作為基本粒子的夸克或者電子,它們的質量又來自于何方呢?

質量并不等于重量,質量是怎么來的?電子為什么也會有質量?

 

 

電子為什么也會有質量?

無論是夸克,還是電子,作為基本粒子,它們本身都是沒有質量的。而在宇宙中遍布著一種量子場,也就是希格斯場,電子在希格斯場中運動時會與希格斯玻色子發生碰撞,碰撞的結果就是以降低速度的同時獲取了質量。

?所以電子也好、夸克也好,它們的運動速度都低于光速。并不是所有的基本粒子都會與希格斯玻色子發生碰撞,像光子這樣的規范玻色子就不會,所以光子沒有質量,且速度保持光速不變。關于希格斯場以及希格斯機制,物理學家通過大型強子對撞機已經得到了驗證。以上的內容只是從量子力學的角度,尋找質量在微觀世界的起源,而質量在物理學中還存在著很多種不同的定義,比如物體運動過程中所產生的慣性質量就是一種等價于引力質量的存在。


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