不知道你想到?jīng)]有,,重量到底是咋來的,? 可能你會說,是因為地球的引力,。我們知道,,重量等于質量乘以重力加速度,我們能夠測到重量就是利用引力來測,。那么問題又來了,,質量又是咋哪來的呢? 這個問題一直困擾著科學家們,,伴隨著整個近代科學的發(fā)展,。牛頓曾經(jīng)發(fā)表過著作《自然哲學的數(shù)學原理》,這也被認為是近代科學的開山之作,。在這本書當中,,牛頓在前10多頁對各個物理量進行了嚴格的定義,他首先選擇就是質量,。所以,,我們可以說,近代科學是從“質量”開始的,。 如果我們仔細觀察就會發(fā)現(xiàn),,牛頓對于質量的定義本質上是用測量定義法,也就是用測量的方式來做定義,,而沒有直接講述質量的本質到底是什么,? 巧合的是,作為化學的奠基人,,拉瓦錫的研究也是從“質量”開始的,,并且提出了著名的質量守恒定律。 牛頓和拉瓦錫兩位大佬沒有能夠完全搞清楚質量的本質,,這并不怪他們。因為他們是被時代所局限住了,當時的觀測儀器根本無法觀測到微觀世界,。而“質量本質”的謎團實際上就蘊含在微觀世界當中,,直到近代才得以解開。那具體是咋回事呢,? 那什么是質能等價呢,? 愛因斯坦實際上是統(tǒng)一了質量和能量,他認為質量和能量一碼事,,質量就是能量,,能量就是質量,也就是同一個東西的兩種不同的形態(tài),,或者我們可以認為物質其實是極度壓縮的能量,。而衡量物質的量用到的就是質量。于是,,愛因斯坦給出了著名的質能方程E=mc^2,,指出了質量和能量的等價關系。 微觀世界 后來,,整個20世紀,,科學家都在瘋狂地探索著微觀世界,他們發(fā)現(xiàn)了上百種粒子,,并且還將它們進行歸類,。如今我們知道,萬物都是由原子構成,,原子內還有原子核和電子,。原子核內還有質子和種子。這是有賴于湯姆遜,,盧瑟福,,查德威克等人的科學發(fā)現(xiàn)。 那么問題來了,,質子和中子又是由什么構成的呢,? 科學家曾經(jīng)利用轟擊質子的方式,發(fā)現(xiàn)轟擊質子的粒子會發(fā)生三個散射角度,。這說明質子也不是不可再分的,,它是由3個粒子構成。于是,,科學家把這種粒子稱之為夸克,。 把三個夸克束縛在質子和中子中的作用力叫做強相互作用,這種強相互作用的強度極其大,,大概是引力的10^38倍,,作用范圍極其小,,大概只有10^(-15)米的尺度。 要想把夸克束縛在如此小的范圍,,實際上就需要大量的能量,。科學家發(fā)現(xiàn),,萬物的質量實際上幾乎都來自于強相互作用的能量等價的質量,,我們可以通過質能方程來得到這個質量。這個質量占據(jù)了萬物質量的99%,。那剩余的1%去哪了,? 這個問題其實一直困擾著科學家,他們也一直沒有很多的解釋,。甚至我們國家著名的科學家楊振寧在1954年公開演講他的楊米爾斯理論時,,也被科學家泡利質問到下不來臺,后來還是原子彈之父幫忙解圍的,。 實際上,,并不是泡利特意為難楊振寧,而是這個問題也讓泡利困擾了很久,,苦于找不到答案,。因此,這1%的質量之謎成為了上世紀50年代科學家最痛疼的問題,。 后來,,有幾位科學家就提出,在宇宙中還存在著一種叫做希格斯場的東西,,它可以使得粒子發(fā)生減速,,從而獲得質量。光子之所以是光速,,就是因為希格斯場對它沒有作用,。而其他的粒子達不到光速,就是因為希格斯場賦予了它們質量,。 但是這個觀點一開始還只是科學假設,,并沒有實錘。所有的理論還需要通過實驗來檢驗,。由于場和普通物質一樣也是客觀存在的物質,,因為它們也具有粒子性,只要找到希格斯場所對應的希格斯玻色子就可以,。2012年,,科學家利用大型強子對撞機找到了希格斯玻色子,證明了這個理論是正確的,。 希格斯玻色子的找到,,也幫助科學家找到了剩余1%的質量之謎,。從而讓我們了解到了質量的本質,也就是99%的質量來自于強力,,剩余的1%的質量來自于希格斯場賦予粒子的質量,。 |
|