这里有一个怪异的事实,一个氢原子的质量比质子和电子组合起来的质量要小。好吧!不只是氢,周期表上的所有元素的质量,都小于它们的元件组合起来的总和。
这里是另一个难以理解的事物:如果你有两个由相同成分组成的物体,相同的程度一直到它们的原子,这两个物体很可能有不同的质量。为什么?这都是由于物理学最著名的方程式,爱因斯坦的E = mc2。
如同在下面的美国公共电视网(PBS)太空时间(Space Time)频道的影片所解释,由较小元件组合而成的物体的质量不等于这些元件的质量的总和。
如果你想要弄清楚它的真实质量,你就必须考虑到这些不同元件是如何被安排的,以及这些元件如何在更大物体的结构内移动。
例如,如果你给爱因斯坦两个相同的马表,我的意思是相同到原子程度,但只有一个完全上紧发条并且运作,他会告诉你移动的那一个比不动的有更大的质量。
它要如何运作?
根据E = mc2,所有来自移动的手的动能、弹簧的位能、和齿轮中的摩擦,全都加起来成为额外的质量。
但就在你思考要了解’位能等于额外质量’时,还记得氢原子的质量小于它的元件组合起来的质量吗?
结果,位能也可以是负的。(╯°□°)╯︵ ┻━┻
这要如何运作?正如影片所解释,质子和电子在氢原子中相对靠近的事实,意味着它们的位能已经从零减小到负值。
我们从电子围绕质子的运动,获得额外的动能,但即使这样,还不足以使两个值回到零。这种现象适用于周期表上的每一个单独的元素。
但是如果我们真的变得很小,然后观察质子和电子的组成元件的总和,夸克(quark)。但如果物理学标准模型表示它们不是由任何元件所组成的,那么夸克从哪里得到质量?
不要吓呆,上面的美国公共电视网太空时间频道的影片内容有所有的答案,并且对于这个事实,会给你一个全新的理解;一个简单的方程式,涵盖所有这一切。
我们不说这是足够的,但谢谢,爱因斯坦。
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