【原】深層解讀E=MC²,，M不僅僅是質(zhì)量，蘊(yùn)藏著更深層的宇宙奧秘

宇宙時(shí)空探索 2022-04-19

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我們都知道,，氫原子包含一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,，是最簡單的原子。氫原子的質(zhì)量也應(yīng)該等于質(zhì)子的質(zhì)量加上電子的質(zhì)量,。

但如果你這么認(rèn)為,，就大錯(cuò)特錯(cuò)了。氫原子的質(zhì)量比質(zhì)子和電子的質(zhì)量之和要小一些,。為什么會(huì)這樣,？

這就需要從愛因斯坦的質(zhì)能方程E=MC2說起，這個(gè)公式也可以換一種表達(dá)方式：M=E/ C2,，這種表達(dá)方式恰恰告訴我們公式中的質(zhì)量到底有什么含義。

網(wǎng)上經(jīng)常會(huì)有這種觀點(diǎn)：質(zhì)量和能量是等價(jià)的,，質(zhì)量是能量的一種表現(xiàn)形式,。其實(shí)這種觀點(diǎn)并不嚴(yán)謹(jǐn)，只是通俗地理解罷了,。

那么如何更深刻地理解公式M=E/ C2呢,？

正如文章開頭所說，一個(gè)粒子的質(zhì)量通常情況下并不等于組成該粒子的更小粒子的質(zhì)量總和,。物體的質(zhì)量包含兩個(gè)方面：組成結(jié)構(gòu)（比如說氫原子的質(zhì)子和電子）,，物體的運(yùn)動(dòng)方式。

舉個(gè)簡單的例子，假設(shè)有兩輛完全相同的小汽車,，那么運(yùn)動(dòng)之后的小汽車質(zhì)量會(huì)更大一些,。為何會(huì)這樣？運(yùn)動(dòng)為何會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量增加呢,？

汽車在運(yùn)動(dòng),，意味著汽車內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)，各種齒輪等都在運(yùn)動(dòng),，因此它們都具有動(dòng)能,，同時(shí)汽車在運(yùn)動(dòng)過程中勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生熱量，讓組成汽車的微觀粒子運(yùn)動(dòng)更加劇烈,，形成熱能,，也可以認(rèn)為是無規(guī)則的動(dòng)能。

公式M=E/ C2表達(dá)的意思正是這樣：汽車內(nèi)部的動(dòng)能,，熱能等都可以作為汽車質(zhì)量的一部分,，把這些能量的總和除以C2，得到的就是質(zhì)量,。

所以運(yùn)動(dòng)起來的汽車會(huì)比靜止的汽車質(zhì)量更大,，但是由于光速的平方實(shí)在太大了，即便能量很高,，增加的質(zhì)量也非常小,，完全可以忽略不計(jì)，我們更不可能感覺到質(zhì)量的增加,。

而一般情況下,，我們都會(huì)默認(rèn)M就是靜質(zhì)量（靜止?fàn)顟B(tài)的質(zhì)量），但我們不會(huì)說靜質(zhì)量,，默認(rèn)用質(zhì)量代替,。

但我們需要知道，運(yùn)動(dòng)起來的物體通常比靜止物體的質(zhì)量要大一些,。

再舉一個(gè)例子,，上世紀(jì)八九十年代，由于電力資源不足,，經(jīng)常會(huì)停電,，手電筒成為家庭必備。但你知道嗎,，當(dāng)你打開手電筒時(shí),，手電筒的質(zhì)量就會(huì)變小，但變小的幅度實(shí)在有限,，你不可能感覺到,。

為何會(huì)變小呢,？

還是同樣的道理。手電筒射出的光具有能量,，而這些能量一直儲(chǔ)存在手電筒的電池里面,，當(dāng)以能量的方式發(fā)射出去，能量就減少了,，意味著質(zhì)量也會(huì)變小,。

回到文章開頭的問題：氫原子的質(zhì)量為何比質(zhì)子和電子的質(zhì)量總和要小呢？

因?yàn)橘|(zhì)子和電子之間具有勢(shì)能,。如果電子與質(zhì)子的距離無窮遠(yuǎn),，勢(shì)能就是零。當(dāng)質(zhì)子和電子相互靠近,，勢(shì)能就會(huì)變小,，出現(xiàn)負(fù)勢(shì)能。雖然電子圍繞質(zhì)子運(yùn)動(dòng)有動(dòng)能,，但負(fù)勢(shì)能與動(dòng)能加起來仍舊是負(fù)的,，負(fù)勢(shì)能更大。