宇宙的質量能量是不是不變的?
現在主流理論認為兩者都是守恆的。在這個問題上,非常熱鬧,因為沒有複雜的術語和數學公式。其實對這個問題很難真正理解,既然進來了,我就講一點,在這一點上,誤解的人往往很多,我就談談自己的看法,這就是質能方程與質量能量守恆。
E=mc2,字面上的理解就是,質量與能量是可以相互轉換的,那是否意味著,能量與質量之間會不會一個憑空消失,一個憑空產生呢?我下面說的只要是涉及核物理或更小層面的,化學變化就不多說了,其實化學變化同樣適用質能方程(這個誤區跟主題關係不大,就一筆帶過),吸熱、發光、放熱過程,其實跟下面提到的電磁波,本質上有相通的地方。
先看一個氫彈的核聚變原理
一個氘原子核和一個氚原子核反應,產生α射線(氦原子核)和中子流,生成的α射線和中子流的質量和,略小於反應前的氘原子核和氚原子核的質量和,這就是「損失」了的質量「變成」了能量。這不是質量憑空消失,變成了能量了嗎?且慢,那產生的能量是什麼呢?它是以電磁波(γ射線為主)的形式傳播出去,同實體物質一樣,電磁波也可以看成能量的載體。以光速運動的電磁波,是有質量了,這「消失」的能量,其實只是換了個臉面,寄生在電磁波裡面了。
來個更徹底的,正反物質湮滅,如最近幾年很熱的粒子加速器及正負電子湮滅,無論什麼射線、光,都是電磁波的不同表現,正反物質的湮滅,其實也是涅槃重生。
再看高能γ射線之後的旅程。γ射線會「衰減」,遇到「物質」,會被吸收,那吸收過後,質量不是又變小了嗎?其實到這裡就容易理解了,物質吸收了γ射線,質量和能量自然就增加了。但光吸收也不行,收了禮,就要回一點,稍微專業一點,就是原子被γ射線激發後,會輻射電磁波,但這次輻射出來的,要比吸收的能量小點、波長長點,姑且叫他γ1吧。γ1一出生,就開始了履行,跟之前γ一樣,到時也會變成X射線(只是舉例),然後變成紫外線、可見光、紅外線、微波……,總之能量越來越低,波長越來越長,但都是電磁波。但這所有的「旅行」過程,有兩點是永恆的,就是能量和質量。
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