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质量是万物的固有属性,但质量到底来自哪里?

2024-08-28科学

导语

质量在物理学中是一个非常基础的概念,然而我们对于质量的本质也一直非常疑惑和好奇,到底质量是怎么来的呢?

正是因为有了这样的问题,才使科学家对于这一问题进行知识性的研究。

牛顿便首先对质量的定义进行了描述:质量表示一个物体对其改变状态的抵抗能力。

为此牛顿提出了万有引力定律,为了使物体服从于万有引力定律,牛顿还提出了他的第二定律:物体的加速度与作用于它的合力成正比,与物体的质量成反比,由此定义了质量。

质量根据哪些标准进行分类 1.惯性质量。

牛顿的第二定律同样可以写为:F=ma,F表示施加在物体上的合力;A表示物体的加速度;M表示物体的质量。

根据这一公式我们可以发现,加速度与物体所受的合力以及质量直接成反比。

若有一个物体受到了特定的合力,我们知道了它的加速度,那么就可以求出物体的质量。

反之亦然,若我们知道了合力和质量,就可以得到加速度。

而这种性质也使得质量可以分为两个部分,分别为惯性质量和引力质量。

将物体所受的力分为重力和支持力两部分,当物体静止或者匀速的时候,两者之间会存在着一种平衡关系。

一般来说地球所给出的支持力大于它所受到的重力,由此物体便会有匀速直线运动惯性。

牛顿第一定律便是实质内容的体现,而它通过不同的方法进行推导得到了两个质量之间的一致性,从而让人们真正看到了惯性质量和引力质量之间的等价性。

牛顿所提出来的彼此之间存在相等关系的惯性质量和引力质量,对于当时科学家之间产生巨大影响,而爱因斯坦凭借着等效原理直接将它们之间的等价性进行了更加深入的研究和分析。

2.引力质量与惯性质量之间是等价关系。

引力质量和惯性质量是等价关系,其实暗含着意想不到的深刻哲学内涵。

爱因斯坦提出了等效原理:不管我们处于何种状态下,置身于重力场还是自由状态下,都没有人能够在其中看到自己的「重力」的本质,无论现场条件如何,我们只能看到一种现象:所有粒子都在同样程度的表现出一定向下的加速,而加速程度与粒子之间的性质无关,这种情形让所有人不能从根本上看到「重力」,而这正是等效原理所指出的「命令」——所有粒子都应该同样显示出相同程度的加速。

这一论断实际上不仅仅是一种现象,更是一种命令,它通过不同的方法进行推导,让人们真正看到惯性质量和引力质量之间的一致性。

等效原理并不是一个简单的定律,而是一条深刻的原则,它影响了无数科学家对世界本质的追求,并将科学领域推向了一个全新的境界。

质量这一物理学概念带给我们的不仅局限于此,它还具有深刻而丰富的哲学意义。

在几个世纪之前,人们就曾对质量展开讨论,它被作为讨论「存在」和「虚无」的一个重要视角,无论是古希腊哲学家还是近代哲学家,甚至是现在科技迅速发展的时代,科学与哲学也在不断交汇与碰撞。

相反,如果没有质量,它可能会成为另一种存在,或者干脆消失不见。

因此,科学家们会问:如果我们去掉一些东西,会发生什么变化?

科学史上涌现出来的一代代伟大的思想家,他们努力探索宇宙中万事万物,并以此为后盾发展出了高科技技术,而这些技术成果也日渐证明,他们是正确的。

然而,尽管如此,我们还是无法完全理解哲学和科学之间到底存在怎样的巨大差异。

粒子之间又如何展现出质量?

任何一种物理现象都是由基础粒子构成的,而这些基本粒子的组成决定了它们各自存在着怎样的结构。

它们之间微小而复杂的相互关系构成了所有事物的核心。

因此,质料可以被认为是宇宙中产生各种现象的一种基本属性。

基本粒子本身就是一种能量结构,它们之间发生相互作用形成更复杂结构,而这些更复杂结构则产生了新的属性。

综合来看,这一观点是否可以认为万事万物都有一种共同特征?

宇宙中的事物都是基于信息的结构,它们不断累积信息,形成行为并最终演变为物质,从而拥有自己的特性。

在这一观念下,世界仿佛开始遵循一套基本原则,一旦偏离,这些原则将不再成立。

那么,问题又来了:信息如何影响物质呢?

物质或者说颗粒在原子层面会表现出惰性,并借助化学键形成分子,而分子则会被进一步组合成更复杂结构:细胞、组织器官以及生物,从而展现出生机勃勃的特征,这一切都浓缩在生活经验中,让我们可以感知周围所发生的一切。

然而,当我们逐渐了解一切事物在运动状态下发生变化时,我们又不得不承认,首先我们必须先理解「运动」。

运动需要时间和空间,当分子被物理压缩到极限时,会让我们对起初赋予其质料的能量发生疑问。

如果不再有能量「填充」这一现象,它们会随着压力而行为不一。

所以问题又来了:分子到底是什么?

它们是能量还是波?

在其中又蕴含着什么?

我们又该如何探索?

牛顿提出了一些问题,在此基础上重新组织了思考方向,而在当今社会,我们通过重新审视这些问题,希望能够带来新的发现和启示。

这就是牛顿以前和以后的差异,也是牛顿思考的一些方向。

他将其称为「力量」,而这种指向宇宙本身、推动万事万物秩序运转的问题,再次浮现在我们面前,让我们再次反思。

随着时间的推移,我们经历了一段漫长的历史,同样的问题再次显现,人类永远处于思考中,他们以不同方式不断提出新的想法,这些想法异曲同工,彼此之间关系密切,相辅相成,而它们纷繁多样,也会就此交融。

暗能量、暗物质。

粒子如何获得质量?

1973年,霍金和曼斯坦提出了一种全新的理论,以解释基本粒子如何获得它们各自特有的质量属性。

他们提出粒子获得质量是由于与被称为希格斯场的一种神秘场发生相互作用,并称之为足够「生硬」的希格斯机制。

他们还详细阐述了如何通过实验观察这种神秘场,其中包括寻找一种被称为希格斯玻色子的粒子,也就是说,爱因斯坦曾推测具有无质量或至今未被发现的粒子,即光子或引力子,可能相互作用频率很低,从而仍呈现出无穷大的引力作用。

然而,根据希格斯机制,这些粒子的短暂寿命可能会导致其无法被观察到,包括希格斯机制中涉及的W玻色子和Z玻色子。

1980年代初期,美国高能美国强子对撞机发现了W和Z玻色子的存在并证实其与希格斯机制一致,而哈勃太空望远镜随后揭示了星系如何在一起运动,从而导致宇宙膨胀加速,这一发现得到了爱德华·温伯格、阿卜杜斯·萨拉姆和其他人的大力支持,他们将膨胀归因于神秘场素引起的宇宙能量密度,这就是后来被称为暗能量。

引力场是一个重要特征,它通过光子的光锥来定义方向,并遵循最短路径原则,使得光圈或光线之间遵循特定规律,并且不可逆转,具有不可预测性,而暗能量则是一种特殊属性。

此外,有关于偏置现象也从新法拉第等人的研究中得到了支持,他们发现色散效应缺失可能与暗物质有关,因此,可以推测暗物质在宇宙中起着非常重要的作用,并可能与暗能量相互作用。

但是,我们仍然面临一个未解之谜:根本上来说,粒子如何获得质量仍然困惑着我们,这也意味着暗能量和暗物质都是神秘和未知事物,并且它们可能发生有令人吃惊之变化。

结语

因此,要想深入了解质量来源的问题,我们需要探索暗能量和暗物质,同时也要探讨更深层次的问题,比如:信息如何影响物质,宇宙中潜在的信息结构又是什么?

这些问题仍然是不确定性的,在未来科技的发展中,我们将不断发现新的内涵,更深入地探索这些未解之谜。