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1 # 靈遁者國學智慧
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2 # 張雙南
答案:他們的質量根本就不會增加,一點兒都不會,而且還會因為消耗了內功而減少質量。
您可能表示不服!明明他們原來是靜止的,只有靜質量,然後他們互推對方,就運動起來了,這樣根據狹義相對論,他們又有了“動質量”,那麼總質量肯定得增加啊,怎麼會沒有增加?
問題在於,他們本來沒有運動,也就是沒有動能,互推之後就有了動能,能量的來源是什麼?當然是他們的“內功”了,內功消耗的什麼?是他們吃飯、消化、然後在身體裡所儲存的能量。如果他們餓的精疲力盡,肯定就推不動對方了,對不對?如果推的太猛,然後就會感覺沒有精力了,原因就是輸出能量了,對不對?
既然互推的過程中,他們輸出了能量,身體裡面的能量就減少了,這多餘的能量就變成了他們的動能,這裡我假設了他們互推的能量轉換效率非常高,也就是100%。在這種情況下,他們的總能量是不變的,無非就是把身體裡面儲存的能量變成了他們的動能,根據愛因斯坦的質能公式,他們的質量一點兒都沒有變!
但是,他們互推的能量轉換效率不可能達到100%,互推過程中,他們會發熱,會出汗,會大口喘氣,這些消耗的能量和質量(水和氣)都不會轉換成他們的動能。因此,互推之後,他們身體能量的損失超過他們獲得的動能,根據愛因斯坦的質能公式,他們的質量必須得減少,儘管減少的這個量是微不足道的,因為無論是他們互推消耗的能量還是他們的動能,和他們的靜止質量所對應的能量相比都是完全可以忽略不計的,除非互推之後他們的速度接近光速!
宣告:由於太忙,我沒有時間讀我回答後面的評論和發給我的私信,當然也無法回答評論裡面提出的問題和回覆私信。如果您希望我回答您的問題,請在悟空問答提出,然後邀請我回答,我會在方便的時候挑一些問題回答。但是在提問之前請先看看我以前回答過的問題,我不重複回答問題。謝謝!
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3 # 抓瞎8
首先,這個宇宙沒有絕對靜止的物體。你所設想的情況或許曾經發生過,可能就是宇宙大爆炸。而對於運動系而言,你所設想的的系統內的總動能和動量並沒有增加,這點可以用高中物理知識來證明。也就是說一個人的速度增加的話,另一人的速度必然減小,或者,兩個人做為一個系統其實質是在膨脹。
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4 # 科技袁人袁嵐峰
這個問題很有意思,說明題主是知道狹義相對論的,知道質能關係E = mc^2。一個物體從靜止到運動,有了動能 ,能量增大了,那麼相應地質量也會增大。很好。
但是,上面說的情況,是有外力使這個物體從靜止到運動,外力給這個物體做了功,注入了能量,所以質量增大不奇怪。
這個題目裡的情況,卻是兩個人互相推一下,互相給對方做功,做功的能量來自兩個人身體裡的化學能。那麼,這個做功的過程會消耗能量,這又會使兩個人的質量減小。
在理想情況下,即沒有任何摩擦損耗,兩個人互相給對方注入的能量等於自己獲得的能量,這時結論很明顯,兩個人的質量都不會變。
在實際情況下,摩擦損耗是必不可免的,這會導致能量耗散到周圍的環境中,每個人獲得的能量都小於自己輸出的能量。這時質量的減小超過了質量的增加,最終的結果是兩個人的質量都減小。
當然,這個質量變化是一個非常微小的效應,因為這裡涉及的速度遠遠小於光速。普通的天平完全無法測出這裡的質量變化,而且很可能人類目前最精確的測量手段都測不出來。但這個效應在定性上是非常明確的,沒有任何疑難。
許多人只能接受核反應伴隨質量變化,因為在他們看來,這時有粒子種類的改變(例如中子變成質子、電子和電子反中微子,即貝塔衰變),一箇中子的質量不等於一個質子的質量加上一個電子的質量加上一個電子反中微子的質量,這容易理解。但他們不能接受核反應之外的變化(例如化學反應)伴隨質量變化,因為在他們看來,這時粒子的種類和數量沒有變化,化學反應前後是同樣多的質子、中子、電子,總質量怎麼可能會變呢?
貝塔衰變
這個誤解的根源,是認為一個粒子的質量必然是某個固定的值。但相對論說的就是,一個粒子的質量跟它的速度有關。固定的是這個粒子的靜質量,而動起來以後的質量就不固定了。因此,一個原子中的電子的質量,可以不同於另一個原子中的電子的質量。所以,化學反應完全可以伴隨質量變化,這個質量變化就等於化學反應的能量變化除以光速的平方。這樣說,就容易明白了吧?
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5 # 臆想天開
不回答這個問題,但是根據這個問題想到了另一個問題,考慮的不成熟拿出來說說看看大家有什麼合理的解釋。以現在的認知我們知道光無論怎麼分割,都只能是不含任何其它成分的存在,而假想的光子則是作為不可繼續分割的量子,即便真的破碎了也不能分裂出其它什麼粒子或者什麼夸克之類的東西。那麼這種情況下,兩束光的對撞會出現什麼情況?雖然我們知道我們看不到會發生什麼情況,但是理論上應該有不同所見的解釋。兩束光相撞,由於光量子不可分割了,所以只能是彈性碰撞了。那麼結果應該是碰撞之後光子原路返回,也應該有發生偏移碰撞向旁邊釋放,或者是非彈性碰撞,碰撞之後光子靜止不動了質量歸零了?光子都是以光速運動,碰撞的結果如果什麼都沒發生,那麼光的粒子說波動說怎麼解釋?我想如果兩束不同顏色的鐳射對轟,應該能夠看到光顏色的融合,而不會出現碰撞的現象。
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他們的質量是時空賦予而得到的。具體你可以看看下文。
導讀:關於愛氏的相對論的效應,其中一個是運動的物質質量增加。難道說運動產生質量?愛氏自己都不能說的清楚。那麼該如何理解,我們一起來看看。
第二十九章:運動的物體質量增大,時間變短,你的想象能跟上嗎?
眾所周知,愛因斯坦在1905年提出的狹義相對論包含了高速運動物體的三大效應,即運動物體的長度變短、時間變慢、質量變大。其中,我們暢談不休的就是運動物體的質量變大,它由著名的質速關係給出了物體質量與其運動速度的定量關係。
從質速關係所描述的狀況來看,當物體的運動速度接近光速時,物體的質量將顯著增大,甚至於趨向無窮大。照這樣就會產生出類似於黑洞的星體。
隨著現代高能粒子加速器等裝置的研製和高能物理學的迅速發展,人們在實驗室中將電子加速到0.9999倍光速的速度,按照質速關係電子質量的增幅卻不到一倍,如果人們所做的實驗沒有錯誤的話,也就至少說明質速關係的量化是值得商榷的。
在實驗室中觀測到電子的質量的確隨著運動速度的增大而增大,那麼物體的這種由於運動而增大的質量是一種觀測效應還是物理實質呢?
我們不妨這樣來思考,假設運動物體的質量增大確實是物理實質,按照現有物理學對質量的定義,就會得出“運動能夠產生物質”的結論。
早在1948年愛因斯坦在寫給普朗克的一封信中提到,質速關係是不正確的,因為沒有對其中的質量做出定義。而按照現有的引力質量和慣性質量的定義,都會導致“運動產生物質”的哲學矛盾。那麼運動物體的質量增大應當是僅僅是一種觀測效應而已,而不是真正的質量增大了?
運動使得物質質量增大,增大的質量應該做出什麼定義,確實是我們該思考的。
我們來看看質量的定義,在我理論中引力的本源是時空,且物質,時間,空間是一體化的東西。慣性的本源是引力。這也是為什麼引力質量和慣性質量嚴格相等的原因。
所以由此來看,引力質量是最根本的。所以定義質量也應該以引力質量為基礎來定義。
引力質量的定義:選定兩質點A和B,先後測量它們各自與質點C的引力FAC和FBC。實驗發現,只要距離AC和BC相等,則不論A和B的形狀如何,也不論質點C是什麼物體,力FAC和FBC的比值FAC/FBC是一個常數。
該結果表明,FAC/FBC之值僅由質點A和B本身的性質決定。物理學中規定A、B兩質點引力質量之比等於力FAC與FBC之比。若用mA及mB分別表示A、B兩質點的引力質量,則mA/mB=FAC/FBC,選取其中一質點的引力質量作為引力質量的單位後,另一質點的引力質量可透過實驗由上式確定。
在這裡也給大家科普一下慣性質量如何測量:我們利用物體本身具有的慣性,給這個物體施加一個向量的作用力,那麼這個物體會在這個作用力的作用下發生存在狀態的改變。這一點是所有特定質量的物質都具備的。我們通常將這種方法所測得的質量叫做慣性質量。
所以說國際上引力質量的定義應該放在基礎的位置,慣性質量放在從屬的位置。目前國際上沒有這樣定義,一般認為兩者對質量的定義沒有區別。其實對引力和慣性沒有深刻的認識。
那麼你會問了:運動物體增加的質量該如何理解?該如何定義?
顯然根據我上面的論述物體的質量無論怎麼增加都是引力質量!慣性質量的增加是引力質量增加附帶效應。
而引力的本源是什麼?是時空!
時空又是什麼?是物質,時間,空間的結合,一體化的東西!
而時空的本質還是一種能量!
在時空中任何物質,物體都離不開運動。愛氏的理論貢獻在他開啟了我們認識時空的鑰匙。脫離了牛頓的絕對時空,進入相對論時空。
那麼運動的物體質量增加就非常好理解了。運動的物質,高速運動的物體,質量增加是必然的。因為時間,物質,空間是一體的,我們叫時空。
任何物體的運動也是時空中的,時空又是一種能量空間,運動的物體和靜止物體在能量空間中所獲取的質量就是不同的。
運動的物體會因為自身運動,質量增加,這是由於引力的本源是時空,時空的本質也是一種能量。高速運動物體會迫使空間能量“貼上”在它身上。其實這是一種束縛態,束縛運動速度增加,這也是為什麼光速無法超越,超距作用是不可能的原因。我在前面的章節中有過論述。
因為相對於整個時空能量,即使近光速運動的物體,也無法“拉動”整個時空能量。它只能引起時空對它的“重視”,即附加引力質量!它自身的運動能量也會在時空中消耗,成為時空能量的一部分。
當它的速度慢下來之後,上面所說的束縛態解除。所以在我看來,不是運動使得物體質量增加。是高速運動的物體吸引了時空對它的能量附加。這種附加“貼上”能量轉化為我們可觀測到的質量。
再強調一下,不是物體本身運動能量轉化為質量,而是時空使然。
所以不是運動直接產生了質量,是運動使得時空賦予了物體質量。但這是實實在在的質量,不是觀測效應。
愛氏雖然沒有做出詳細的說明,但他的質能公式也包含此種深意。所以他給普朗克的一封信中提到,質速關係是不正確的,因為沒有對其中的質量做出定義。還是出於他對於引力的本源理解不夠。他認為引力是由時空彎曲產生的。我認為因為時空產生的,彎曲不彎曲都產生引力。
關於質量我們現在一般的定義是:質量是物體所具有的一種物理屬性,是物質的量的量度,它是一個正的標量。也就是說質量是物質的量的量度。至於測量方法,就是上面所提到的引力質量和慣性質量兩種方法。
在這裡我們可以更本質的定義質量是:質量是物體在相對時空中的一種物理屬性,物體所蘊含能量的多少是物體質量的量度。
所有物體具有質量,所有物體具有慣性。愛氏的質能方程揭示了物質和能量的關係。也揭示了能量也具有慣性。所以整體物理體系並不矛盾!
所有的質量本質還是能量。那麼為什麼不用能量來定義質量呢?這就是我的思路。
雖然該方程主要用來解釋核變反應中的質量虧損和計算高能物理中粒子的能量,但不影響我們以這樣的概念來定義質量。
這也是為什麼會有靜止質量和運動質量之區分!它的公式表達可以這樣的。
表達形式1:E0=m0c2
上式中的m0為物體的靜止質量,m0c2為物體的靜止能量.中學物理教材中所講的質能方程含義與此表示式相同,通常簡寫為E=mc2.
表達形式2:Ev=Mvc2
Mv為隨運動速度增大而增大了的質量。Ev為物體運動時的能量,即物體的靜止能量和動能之和.
表達形式3:ΔE=Δmc2
上式中的Δm通常為物體靜止質量的變化。
公式1的靜止質量M0和公式2中的運動質量Mv是不同的。Mv中的質量增加,我們可以稱為時空賦予的隱形質量。此隱形指的是這種質量受能量影響而變化。即當物體的運動速度很慢的時候,對於一體化的時空的影響就小了。時空賦予的“運動質量”就很小了。
此“隱形質量”和暗物質沒有關係。而且如果我們要能量作為質量的定義,就已經可以證明暗物質是一個不需要的概念。
我在前面所有的章節中都說過,對於暗物質一定要謹慎。因為它很大可能是不存在的。暗物質是一種假象。
1932年,美國加州工學院的瑞士天文學家弗里茲·扎維奇最早提出證據並推斷暗物質的存在。他觀測螺旋星系旋轉速度時,發現星系外側的旋轉速度較牛頓理論預期的快,故推測必有數量龐大的質能拉住星系外側組成,以使其不致因過大的離心力而脫離星系。
弗里茲·扎維奇發現,大型星系團中的星系具有極高的運動速度,除非星系團的質量是根據其中恆星數量計算所得到的值的100倍以上,否則星系團根本無法束縛住這些星系。
很奇怪,愛氏建立了相對時空理論,但沒有把引力的本源認識清楚。就像我上面所推理的。
既然我們以能量來定義質量,那麼大型星系團具有極高的運動速度,根據相對論理論,運動物體【星團】質量必然是增加的,不必要另外引進“暗物質”理論來解釋。說到底,還是時空的認識不足。
我們不能單獨以距離和光度來測量星團質量,我們其實也不清楚宇宙究竟有多大。星系的高速運動,必然使得時空賦予星系團額外的質量。這就是為什麼整個宇宙會感覺有“26%”的暗物質。
這“26%”我上了上引號,表示懷疑。其實“26%”的物質彎曲可以用上面的“隱形質量”來代替。也就是說暗物質根本不存在。高度運動的物體,恆星,星系,星團都會使得自身的質量增大。這就是為什麼宇宙膨脹速度沒有理論中那麼快。
那麼攻克的方向在哪裡?很明顯是計算方法,現有的光度和距離測量質量方法,都沒有找到根。也忽略了宇宙中大星體,大星系,大星團的高速運動所帶來的附加質量的影響。以及時間,物質,空間一體化時空的的本質。
這甚至有點搞笑,就好像我們揣者鑰匙找鑰匙,騎著驢到處找驢。其實狹義,廣義相對論是很好的武器。
同理大家也要以這樣的思維去理解,高速運動的物體長度變短,時間變慢。
前面說物體光速運動不可達到是因為一種時空束縛態。長度變短是相對的,時間變慢也是相對的,就是說近光速運動的物體的時空是有異於傳統靜止時空的。
以時間變慢為例,時間的定義是咋樣? 它是描述物體事件過程長短和發生順序的度量。但一開始如果單單這樣理解,我們就錯了。別忘了上面所說的,時間,空間,物質是一體化的東西。也就是描述物體事件過程和發生順序的根本還是時空。
光速是一種極限,運動的束縛態。當物體達到光速的時候,束縛態達到頂峰,不再有變化。即速度上的變化,先後的變化停止了,所以時間靜止。這就是相對論時空下的時間。
近光速運動的物體的長度變短,也要從時空方面去思考和理解。比如為什麼表述的時候我們沒有聽到:“近光速運動的物體高度變矮,或者物體由厚變薄。”
這一定和時空性質有關,即時間,空間,物質一體化有關。時間有長短,但沒有高低之說。光有橫波,沒有縱波之說。都是相輔相成的,不是隨便胡來的。
最後再次用愛氏的話來作為本文的結尾:想象力比知識更重要。
我們的煩惱有時候來自於我們想的太複雜,胡亂給自己制定了N多規則。而暗物質可能是最坑爹的一個規則!
摘自獨立學者,詩人,作家,國學起名師靈遁者物理宇宙科普書籍《變化》第二十九章。