一斤鹽加在一斤水裏,總共會有多少斤鹽水?
有人會說肯定是兩斤,根據 品質守恒 , 品質不會憑空消失 , 也不會憑空產生 ,鹽和水不會發生化學反應,沒有瓦斯生成,那麽 總品質是兩斤 。
這樣說 不完全對 ,因為問的是 鹽水的品質 , 不是整體 。
其次,也沒有說 在哪裏兌鹽水 ,萬一,在愛因史坦假設的時空隧道裏呢?
鹽溶於水
鹽與水與鹽水
根據品質守恒定律,一斤鹽和一斤水混合, 總品質是兩斤 這無可厚非,但是得到的 鹽水不一定是兩斤 。
首先我們得明白, 鹽水的品質與放多少鹽無關 , 與溶解在水裏的鹽有關 。
我們來看看鹽在水中的溶解度, 20℃的時候 ,鹽在水裏的 溶解度是36g/100g ,即 100克水裏只能溶解36克鹽 。
一斤等於500克,一兩等於50克,一錢等於5克。
20℃的時候只能 溶解180克的鹽 ,剩下的 320克鹽會沈在水底 。
一斤重的鹽
如果我們連同整個燒杯一起稱重,那麽自然是兩斤,可是 只測量鹽水的品質 ,應該只有 一斤三兩六錢 。
如果我們 加熱水 ,讓鹽的溶解度上升,到 100℃水沸騰 , 鹽的溶解度為40g/100g ,即 100克開水裏面溶解40克鹽 ,忽略掉水蒸氣蒸發,這一斤水溶解的鹽有 200克 ,此時的 鹽水重量是一斤四兩 。
我們知道標準大氣壓下,水的沸點為100℃,再怎麽燒都只有這個溫度。
所以 正常情況下 , 鹽水的極限可能就是一斤四兩 。
鹽水是透明的
當然我們可以 增大壓力 , 增加水的沸點 ,讓它達到 極限的374℃ , 說不定可以得到2斤的鹽水 。
以上所說的鹽,指的是 食用鹽氯化鈉 ,在化學上, 鹽是一個大類 ,不單單只有氯化鈉一種。
如果我們使用的鹽名字叫 硫化鋁 ,將它放進一斤水裏面,二者會發生反應 生成氫氧化鋁和硫化氫 。
硫化氫是瓦斯 ,就是我們常說的 臭雞蛋味道 ,它會 逃逸到空氣中 ,最後稱重,這個時候的 總品質也不是兩斤 。
水標準大氣壓下沸騰
況且,這個實驗 沒有說在哪裏溶解鹽 ,萬一是在愛因史坦的 狹義相對論 環境中呢?
我們以氯化鈉為例,在它溶解到水中後,水裏會出現 鈉離子與氯離子 ,它們在 水中自由運動 。
如果 這些離子的運動速度達到了光速 ,可能這杯鹽水就 不再是我們認識的鹽水 。
鈉離子和氯離子
品質與能量
人類歷史上最強大的能量,來自最小的原子,而它產生的能量來自它 自身的品質和速度 。
在 宏觀物理 中, 品質是品質、能量是能量 ,它們 二者沒有關系 ,而且 品質是不變的 。
這是因為在宏觀情況下,我們肉眼能看到的一切, 運動速度太慢了 。
愛因史坦將人類的視角 調整到了另一個維度 ,當物體的 運動速度達到光速的情況下 ,它產生的能量是 品質與光速平方的乘積 。
質能方程式
即便是我們肉眼看不見的原子,也能 產生巨大的能量 。
如果這杯鹽水是在 相對論的世界裏 ,鹽水裏面的 水分子、鈉離子、氯離子 以光速運動,這杯鹽水或許就不是鹹那麽簡單了,它是 直接炸了 !
鹽水產生的能量,或許能夠炸毀整個地球,這不是鹽水,而是「 鹽子彈 」!
根據愛因史坦的 質能方程式 可以得出品質與速度的關系, 運動速度越大 , 品質就會越大 。
品質會在光速運動的時候具有巨大能量
如果將這杯 鹽水放入正在光速飛行的飛船中 ,那麽它的 總品質就不是兩斤 了,而是 無窮大 ,這種情況 理論上是不存在的 。
綜上所述,如果 不是在地球自然情況下 ,而是在 速度非常大 的情況下, 鹽和水的總品質不可能是兩斤 ,反而 會大於兩斤 ,速度越大,鹽與水的總品質就越大。
因此,如果 不把鹽與水相容的條件說清楚 ,整個 鹽與水組成的體系很有可能無法遵守兩斤的恒定 。
這也是 物理的神奇 ,不同條件下,事情會 超過人們的認知 。
就像量子物理學家、哥本哈根學派奠基人 波耳 所說,如果一個人聽完量子物理不生氣,那說明沒聽懂,因為物理有的時候就是 顛覆人類經驗的 。
波耳和愛因史坦
不可思議的物理世界
鹽溶於水是 物理變化 ,不會誕生新的物質,遵守 品質守恒定律 ,這是宏觀物理告訴我們的。
但是 換一個體系 ,這些統統都不成立,比如 鹽水淪陷世界 、 鹽水品質超越地球 。
人類最初對物理的認識 來源於生活中的經驗總結 ,這其中很有可能出現 一定的誤差 。
比如人們會認為一個物體 只存在一種狀態 ,不可能 呈現兩種狀態 ,它是什麽就是什麽。
常溫下的鹽和水
然而 量子物理學家 告訴人們,之所以人們認為一個事物只有一種情況,是因為 人們的眼睛已經看到了 ,看到了所以就可以確定狀態。
如果將一只貓放入密閉空間,裏面準備一瓶毒藥,再放入放射性元素。
放射性元素 有機率發生衰變 ,產生的放射線打碎毒藥, 將貓毒死 ;也有可能 放射性元素相安無事 ,所以 貓也沒有任何危險 。
在沒有開啟密閉空間的情況下,貓 既是活的也是死的 ,就出現了「 半死不活 」的狀態。
薛丁格的貓
這就是量子物理中著名的 薛丁格的貓 ,直到現在,人們還在 為了這只「生死不明」的貓爭論 。
就像量子物理已經 誕生了100多年 ,卻依然有很多人認為它不是物理問題,而是哲學。
這也折射出了 宏觀條件對量子物理的局限 ,或許很多量子物理的問題是沒辦法在宏觀環境下解決的。
或許關於量子物理的爭論會在未來的某一天得到解決,就像禁錮了物理世界2000余年的舊理論,被後世的物理學家們一一打破。
量子物理代表人物
物理的歷史
今天的物理研究包括四個研究領域: 凝聚態物理 ,也就是我們常說的宏觀物理,經典物理;原子、分子和光學物理,介於宏觀與量子之間; 高能/粒子物理 ,也就是所謂的粒子碰撞、核融合與分裂等; 天體物理 ,也就是天文學。
這其中, 宏觀物理脫胎於哲學 , 天文物理脫胎於占星術 , 微觀物理 是 近代 才興起的,可見 物理大廈 也不是一朝一夕就建好的,它足足 跨越了2000多年 ,期間走過很多岔路。
物理公式們
比如 亞里斯多德 認為,物體運動是因為 提供了力 ,沒有力的物體就不會運動。
但是牛頓用 第一定律 否定了亞里斯多德的說法,在牛頓的理論中,如果一個物體沒有受力,它會 靜止或者做勻速直線運動 。
比如慣性,如果我們在一個 沒有阻力 的情況下,撤掉了外力,那麽物體會 沿著之前運動的軌跡做勻速直線運動 。
亞里斯多德這麽認為,是因為 真實的情況下是有阻力的 ,所以物體最後都會停下來。
亞里斯多德
亞里斯多德還認為 地球是宇宙的中心 ,這一條理論被奉為 圭臬 , 禁錮了當時天文物理的發展 。
伽利略因為支持日心說,70多歲的時候還被抓去坐牢,最後在軟禁中走完了自己生命。
當然這不是伽利略第一次反對亞里斯多德的學說,他還認為 自由落體與物體的品質沒有關系 ,這與亞里斯多德所說的品質大的物體下落速度更快相悖。
近代物理奠基人伽利略
和慣性原理一樣,亞里斯多德這麽說,是因為現實中有 空氣阻力 ,物體下落的速度與 品質、形狀有關 。
伽利略所說的自由落體是 忽略空氣阻力的 ,因此下落速度與品質沒有關系。
如果是2000多年前,人們可能會為了驗證一斤鹽溶於一斤水有多重,使用工具稱重,最後得出它們的總品質是兩斤,但是鹽水沒有兩斤的結論。
實驗室測量品質的天平
但是他們無論如何也無法得出,鹽水的品質可能會無窮大,因為那個時候的他們不知道品質與能量還有關系。