探索宇宙最大的谜团:质量是如何产生的、物体为什么会有质量

探索宇宙科普录 2024-08-21 20:59:16

质量这个在我们日常生活中司空见惯、似乎无需多加解释的概念,实际远比表面看起来复杂得多。对于大多数人而言,质量不过是物体“重”的表现形式,工程师们则习惯于把它作为计算和设计中的一个参数,仿佛它的存在天经地义,不值得深究。但当我们认真探讨“质量”究竟是什么时,背后的问题比想象中要深邃得多。你可能会想:“质量不就是物体固有的属性吗?”这种看法似乎理所当然。然而,当你深入思考时,这个问题远没有那么简单。平常我们所谈论的体重,其实更多是地球引力作用的结果,而非质量的本质体现。那么,质量到底是什么呢?它又从何而来呢?

事实上,尽管科学家们已经为这个问题奋斗了数个世纪,质量的真正起源仍然笼罩在迷雾之中。即便是站在现代科学前沿,我们依旧无法给出明确的答案。2012年,欧洲核子研究中心宣布,经过大量实验,他们在大型强子对撞机中发现了希格斯玻色子,也被称为“上帝粒子”。这个发现为我们揭示了一个令人震撼的事实:在宇宙中,存在着一种我们看不见、摸不着的神秘场——希格斯场。宇宙并不是空无一物的虚空,而是被看不见的量子场填满。这些量子场如同无形的薄膜,将我们所知的一切包裹其中。科学家们认为,正是希格斯场赋予了粒子质量。本期内容我们就来聊聊这个话题。

1687年,牛顿发表了著名的《自然哲学的数学原理》,这部名垂青史的巨著,不仅开启了现代科学的序幕,也为后世的物理学发展提供了牢固的框架。在书的第一部分,牛顿对各种物理量进行了定义,其中尤为重要的是他对质量的定义。根据牛顿第二定律,质量描述了物体的惯性,或一个物体抵抗运动状态变化的能力。简言之,质量越大,改变其运动状态就越困难,这便是我们所说的惯性质量。牛顿对质量的描述虽然直观,却仍然较为抽象,未能触及其本质。随着物理学的发展,科学家们开始探索质量背后更深层的含义。20世纪初,爱因斯坦通过他的狭义相对论为质量提供了更为具体的解释。他提出,质量的本质实际上是能量。爱因斯坦著名的质能方程 E=mc2已经家喻户晓,它揭示了质量与能量之间的等效关系:质量和能量可以视为同一事物的两种表现形式。

从这个角度来看,质量并不独立存在,而是能量的另一种体现。打个比方,质量就像能量的“固态”形态,能量则是其“流动”形态。无论是静止的物体还是运动的粒子,它们的质量都源自内部所包含的能量。当能量被“压缩”或“固化”时,就表现为我们所测量的质量。因此,我们所认知的世界,不论是日常生活中看到的物体,还是遥远星空中的天体,本质上都不过是能量的不同形态。然而,无论是我们熟悉的惯性质量,还是与重力相关的引力质量,这些都只是质量的表象,未能触及其真正的本质。要想揭开质量之谜,许多人自然会想到,或许只需找到物质的最小单位,看看这些基本粒子是如何获得质量的,这个问题就可以迎刃而解了。

我们都知道,日常所见的宏观物体都是由微观粒子组成的。万物由原子构成,原子则由电子和原子核构成。原子核内部又包含质子和中子。在这之中,原子的绝大部分质量都来自原子核,而电子的质量相对微小,可以几乎忽略不计。电子作为一种基本粒子,已经无法再进一步分割,其质量源于粒子自身。而质子和中子则不同,它们并非基本粒子,而是由更小的基本粒子——夸克组成。看似简单的问题在这里变得复杂起来。按理说,质子和中子的质量应该等于它们内部夸克质量的总和。然而,科学家们通过实验发现,夸克的质量加起来还不到整个原子核质量的1%。这就引发了一个耐人寻味的问题:剩下的99%的质量到底去了哪里?虽然人类已经能够找到最小的基本粒子,但“质量之谜”依旧未解。

这是因为,单单找到这些基本粒子还不足以彻底揭开质量的本质。我们常说的夸克和电子,虽然是物质最基本的单元,但它们的质量并非源自粒子本身,而是与基本力密切相关。要真正破解质量之谜,不仅需要探究基本粒子,还需要了解支配这些粒子的基本力是如何产生的。科学家们发现,维持原子内部稳定的基本力主要有三种:第一种是电磁力,它让电子在原子核周围运行;第二种是弱核力,它导致中微子从原子核中射出,是放射性衰变的重要机制;第三种是强核力,它将夸克紧密束缚在一起,形成质子和中子。根据爱因斯坦的质能等效原理,能量与质量可以相互转换。强核力以巨大的能量把夸克牢牢捆绑在一起,这部分能量等价于质子和中子99%的质量。因此,质子和中子的大部分质量并非来源于夸克本身,而是来源于这些强相互作用产生的能量。

虽然这一发现揭示了绝大部分质量的来源,但剩下的1%却成了科学家们最为头疼的问题。根据标准模型的理论,基本粒子的静止质量应该为零,也就是说,夸克和电子等基本粒子本身不应该有质量。那么,这1%的质量到底从何而来呢?就在科学界陷入困境的时候,一位关键人物杨振宁登场了。他有着一个宏大的愿望,希望能够找到一个统一电磁力、弱核力和强核力的公式。于是,1954年,杨振宁和米尔斯发表了杨米尔斯规范场理论,这是一个划时代的理论。然而,这个理论却带来了一個惊人的问题:所有的粒子都是没有质量。这可把物理学家们吓了一跳。如果粒子没有质量,那就意味着整个世界都没有质量,这完全不符合我们的观察。于是,他们提出了一個新的假设:宇宙中一定还存在着某种我们不知道的“场”,这个“场”可以和粒子发生作用,赋予粒子不同的质量。

这个理论被称为希格斯机制,而赋予粒子质量的“场”叫做希格斯场。那么,科学家们如何确定希格斯场的存在呢?答案就在于“希格斯粒子”。希格斯粒子又被称为“上帝粒子”,是希格斯场受到激发扰动形成的。2012年,科学家终于发现了希格斯粒子的存在。证实了质量是希格斯场赋予某些粒子的产物。但并不是所有的微观粒子都会与希格斯场发生作用。比如说,光子就不会受到希格斯场的影响,然而,质量的谜团依然远未彻底破解。尽管我们已经理解了强相互作用与希格斯场在质量形成中的重要角色,这仍然只是质量的一种表象。我们对质量的理解,就像打开了一扇通向未知世界的大门,背后等待解开的谜团,依然充满无限可能。对此,你们怎么认为呢?欢迎大家踊跃讨论,感谢大家观看,我是探索宇宙,我们下期再见。

3 阅读:299
评论列表
  • 2024-10-12 01:45

    不可理喻,把简单的问题复杂化,当然是谜团。质量本来就是天平两边的比,也可以说是密度,因为不管是在月球还是在比地球大的星球上,它们的比量都是一样的。动量是个复杂的问题,往宏观上说没有标准的量,跟冷热体现的量一样也没有标准的量。别用某些实验来说明一切,比如在真空中,鸡毛和弹珠同时落地,是正确的吗?错不正确,原因是距离短,加上引力差的问题,还有仪器的精度跟不上,如果月球跟弹珠做自由落体,能同时落地吗?答案肯定不可能。

  • 2024-09-04 19:41

    时光倒流是数学当物理的骗术!………都是毫无意义的思想实验。8分钟前的太阳光,几十亿年前的遥远星光,地层中几万年前的琥珀苍蝇,以及所谓的超光速观测,。。。只是影响一些意识信息,用光(超音速)观测雷电(来的快),用声音观测雷电(有滞后),都不能改变雷电本身。木啥实质影响。都是为了欺骗。钟摆移动到月球表面变慢了,时间定义还是没变,谁的时光倒流了???………号称修正GPS原子钟的大笑话: 狭义相对论让星钟变慢,再来个广义相对论让星钟变快,你说这钟倒不倒霉?关键是反复修正还是不行(误差90%)!参见论文“部分相对论效应对北斗原子钟性能影响分析”

  • 2024-09-04 19:42

    悖论斯坦,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学的核心根基——确定性,以创造假说冒充祸害公设形而上学。祸害数学,祸害物理,祸害哲学,终身搞骗,祸害极大极深极广,100多年了,还在鼓吹骗子,居然成了一门生意?………一个恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!!狗屎都有用,欺骗有啥用?迷信蔑视自然的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,人人都沉默?科学还有希望吗???

  • 2024-10-21 18:39

    ❌万能骗术无底洞:::—— 无中生有解释稀奇,你能证有吗?永远不可能。你能证无吗?永远不可能(时空无限,号称科技没达到)。解释稀奇号称证明,虽然是(悖论)骗,但你只好被迫证伪/无,进入万能骗术无底洞!!!………鬼把戏总是无法识破的,科学鬼把戏可以持续玩到人类灭绝!!!⭕️真善皆美!!!由真理得食物,善良是分配食物,没有真,善是不可能的。更爱真理是人类的最高智慧和希望。……… 终身搞悖论的爱因斯坦,雅称悖论斯坦,搞的是两头骗,万能骗,诱惑哲学复合骗,终身骗,祸害真理,当然只能是人类公敌!!一些人鼓吹骗子肯定有一种快乐,一种缺德愚蠢的快乐,骗子的温水煮了100多年了,人类社会难道不需要猛醒吗???

  • 2024-08-30 18:33

    宇宙就是由无数的分子与原子⚛️共同组成的

  • 2024-09-04 19:41

    自发裂变反应的预测和发现,是原子能利用的直接原因。与爱因斯坦有啥关系?质量亏损是他发现的吗?不知道他如何将沙子变成能量?如何将能量变成质量?篡改美女“动能公式(天天到处用)”把她变性成和尚“质能方程(看到人家核弹成功了,他居然假惺惺地说后悔编造了狗屎造核弹方程)”………这个莫名其妙的数学“能量”是动能还是势能?如何与质量运动发生作用?——解释光电效应?物理机制根本木有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。对比牛顿对“引力”必要充分真实的严谨归纳,是不是荒唐的笑话???——原来他还干过采用牛顿引力常数否定万有引力定律的丑事!——相对论篡改伽利略变换,洛伦兹遗憾的说“对于我,只有真正的时间,。。。都是爱因斯坦干的(破坏时间基本概念的荒唐事?)”

  • 2024-09-04 19:39

    真善皆美,真理是食物,善良是分配食物,没有真,善是不可能的。更爱真理才有希望。

  • 2024-09-04 19:40

    波与场的研究都是数学当物理,捉影弄鬼之术:::波只是一种粒子宏观时空分布不均匀,水波/沙丘波到处都有,都是质量的运动罢了,研究鸡毛的颜色(波与场)能认知鸡(物质)运动规律吗?还有波粒二象性??以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,不是笑话是什么??? ………场::只能由源完全确定,不可观测(源力不是场力,源能量不是场能量),物质的场到处飞吗?飞的方向如何确定?……地球场给你引力,你给地球场引力,然后地球场给地球引力。这是笑话!!!~~~场与波都是捕风捉影之法,意义很小,破坏巨大。……伟大的赫兹证明电磁波的实验,激励源都是电火花,感应接受也是电火花,显然是光子动能传播与光电效应,用了电磁波来解释而已。电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的有用的数学方法,质量与力才是宏观微观物质世界的唯一根本,两朵乌云包括光电效应当然都是电磁理论的谬误,骗子借机祸害牛顿何益?

  • 2024-09-04 19:41

    证明真理是不是骗术?? 真理是无法验证的。作为预测未来的全称命题(全时空),证伪当然有效,证明/证实当然无效。号称证明XX论和万有引力定律,一天证明10000次,有用吗???实验只是证明了具体现象真。号称证明公理,假说冒充公设,肯定都是骗。所有自然规律都是对过去的观测归纳,未来是不变的,这个不可能知道原因,只能信任自然。为自然存在(有无)找原因也都是骗。真理不证自明无法证明,需要验证的理论是骗,号称证明理论也是骗!!!——相对真理也是骗术,真理是客观存在的绝对真理,人类诞生之前没有人类的观测,月亮不运动吗???引力有没有???都是显而易见!仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理吗???地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖搞骗的伎俩。

  • 2024-09-04 19:41

    引力本质是空间弯曲?弯曲导致空间移动,空间移动后剩下的是什么?如何观测?空间对质量有力的作用???空间还知道质量的大小(穿越时间有变化)???有作用力和反作用力?骗子能用空间弯曲改变汽车和导弹的运动方向?气球升天是对抗空间弯曲吗?没见过鬼,只见装鬼。体积太大会被空间卡死吗???水星椭圆进动轨道弯的套路不一样?👻两个质点靠在一起,质量引力的作用力和反作用力,空间往哪个方向弯呢?骗子知道吗?………质量随相对速度变化吗?相对速度无穷多,哪有高速低速之分?静质量是相对哪个速度参考系呢?各个方向相对速度不一样,难道各个方向质量不同吗? 相对速度到处都是,明天还是。有原因和本质吗???空间弯曲的原因和本质是啥子??? 骗子那个空间弯曲图上下颠倒后,重力要改变方向???

  • 2024-09-04 19:48

    主观思维理解为何吃饭得假,客观思维观测理解如何吃饭得真!真是自然有无——实是,只能观测得真,解释真(根本因)的原因是骗子的喜好,都是骗!!!引力的原因是空间弯曲,空间弯曲的原因是质量,质量的原因???。。。骗100年不奇怪。

  • 2024-11-08 19:09

    希格斯粒子有误导性 ,但并不代表其有正确的一方。

  • 2024-10-21 18:39

    ❌质能方程是一个鬼把戏!!!能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。物质质量是其不变的本质,能量是物质相互作用和运动变化的度量,是变化现象。数学都是基于公理的演绎,超越公理的理解当然是虚幻。动能和势能,都是相对的,与相对速度相互作用力有关,是质量体之间相互作用的度量,是物质变化现象,不是物质的本质,咋能与单体质量等效???场无质量居然有能量???质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖蔑视自然,祸害基本概念和认知方法。

  • 2024-08-25 11:00

    明白了宇宙为啥存在!物体宇宙有了质量!

  • 2024-09-04 19:40

    理论物理学进展缓慢(倒退)的原因::::: (1)有不少观念认为,先创造假说~再验证证明,就是科学。这其实是一种悖论斯坦式两头骗术!!!假说认知自然有任何成功先例吗?数字文字概念符号包括几何公设(黎曼欧几里得),都是经验的理想化抽象(所谓形而上学当然也是唯物主义),不预测任何真实,用于表达真实。与假说根本不同。………光速不变预测真实冒充公设,它不仅创造假说,还违背相对速度公理。(2)悖论斯坦的号称证明也是骗术!!!自然规律是全称命题,象万有引力定律一样,证伪当然有效,证明/证实当然无效,一天证明10000次也没用。牛顿自然哲学的观点是观测归纳,还是必要充分真实的归纳,严肃地反对创造假说!!!创造假说号称证明,是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖的狂妄骗术。祸害时空观,祸害质量能量引力物理概念,祸害自然认知方法。。。 (3)悖论斯坦骗术已经成了一种十分强大的科学时髦。假打弄成比真打更迷人,实在是恐怖和难以理解的!!! (4)倒退是指创造假说泛滥,攻击已有物理公理物理概念和认知方法,以认知进化否定绝对真理,祸害哲学。 ………花钱鼓吹骗子重要?批判骗子不需要?这是祸害子孙祸害国家!

  • 2024-09-04 19:41

    解释光电效应是个笑话。物理机制根本木有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应是毒药祸害!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞必然会加速。迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。……光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小也测不到,近似为惯性系。

  • 2024-09-04 19:40

    粒子双缝干涉条纹不可能是稀奇玄妙,都是自然的必然!!!电子光子都是带电的。材料边缘宏观电中性,亚原子微观有正电区也有负电区密集分布,受引力的和受斥力的大量光子当然会分裂成条纹,单个粒子位置唯一确定,大量粒子位置是一个分布。没有粒子同时穿越两条缝的需要和可能。边缘衍射条纹是同样的道理。………水波/沙丘波都不是波,是物质质量运动。———(1) 研究沙粒的质量能量位置运动,一切清清楚楚明明白白,有确定性,是物理。(2) 研究沙丘波想干什么?不清楚不明白,没有确定性,是数学当物理搞骗。波是多余的虚幻概念,无质量也没用力作用也没有能量。无源场电磁波也是著名的虚幻。研究鸡毛颜色(波与场)能认知鸡(物质)的运动吗?

  • 2024-09-04 19:40

    悖论斯坦五大骗术V2:: ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗),由反公理假说演绎方程(骗),号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 数学假装物理,创造虚幻数学“物理概念”,破坏基本概念和认知体系。搞些莫名其妙的虚幻数学相对时空、数学质量、数学能量。相对速度无穷多,哪有高低速之分?光是绝对速度钉子户?力与质量需要宏观微观两套规则? ——3. 以必然有不确定性的观测精度攻击确定性的引力公理,以必然有的认知进化祸害绝对真理。以宏观现象为基础的电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足,两朵乌云和光电效应矛盾都不奇怪,他却借机破坏伽利略变换! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人知道真假,不搞二象性。 ——5. 无中生有创造假说(鬼),用解释稀奇谎称证明且无耻于悖论(已有效证伪),却要求别人证明没有鬼,搞万能骗术!!!………水星进动证明的大笑话:(A).号称证明全称公设是欺骗。 (B).忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?活见鬼还是见活鬼?(科学求真需要批判精神,虽异常艰难但绝不应包容悖论欺骗!)

  • 2024-10-25 00:56

    之所以有质量是因为有同构[点赞][点赞]