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我们生活中所有的一切都离不开能量。
物理学上,能量的定义是“物质运动转化的量度”
。
但是,这似乎很难解释能量究竟是什么。
的确,能量可以使物体发生运动和变化,可以推动火箭,可以加热物体,可以让手机24小时开机。
虽然人类已经基本掌握了能量的转化规律,比如,不同形式的能量互相转化前后的总量是一样的(也就是“能量守恒定律”
),并且已经可以熟练地使用各种各样的能量为我们服务,但是时至今日,物理学家们仍然没有弄清楚能量的本质是什么,就像没有弄清楚力的本质是什么一样。
关于能量的本质,目前人类的认识止于爱因斯坦发现的质能方程式:E=mc2。
这个伟大的方程式为我们揭示了一个秘密:质量和能量是等价的。
用一个物体的质量乘以光速的平方,就等于这个物体消
失后产生的能量。
也就是说,能量不仅可以从一种形式转化为另一种形式,从一个物体转移到另一个物体,物体本身也可以转化为能量。
因为光速的平方非常大,所以一点点的质量损失都可以转化为很大的能量,这也就是前面提到的,在太阳内部发生的事。
更加奇妙的是,根据这个方程,能量也可以转化为质量。
也就是说,只要有能量,世界万物都可以无中生有。
实际上,我们的宇宙很可能就是这么来的。
1929年,美国天文学家哈勃发现,不管往哪个方向看,远处的星系都在急速地远离我们,这就意味着宇宙正在不断膨胀。
通过进一步追踪星系发出的光线,他发现,在100多亿年前的某个时刻,宇宙中所有的星星都在同一个位置。
这是什么意思呢?哈勃认为,只有一种假设能够解释这件事情,就是存在着一个叫作“大爆炸”
的时刻,当时的宇宙都堆积在一个点上,这个点叫作“奇点”
。
后来的科学家们通过实验,基本确定了在大约138亿年前,这个假想中的“大爆炸”
确实发生过。
不过关于这个奇异的“奇点”
到底是什么样子的,我们还只能靠猜。
目前,天文学家们猜测,奇点的体积无限小,曲率无限大,热量无限高,密度无限大。
奇点爆炸之后,才有了时间、空间和物质。
这么看来,我们现在这个宇宙中所有的物质和能量都是大爆炸之后,遵循着m=Ec2的规律产生的。
据说,爱因斯坦的公式最早的表达方式也是m=Ec2,他想说的就是质量的来源是能量。
从宇宙的尺度上来看,能量很可能是先于质量的存在,如果真的是这样,那么能量可能就是比物质更加基本的东西。
所以,“能量的本质是什么”
这个问题也许很长一段时间内都不会有答案,因为能量就是我们这个宇宙的本质。
想象中的宇宙大爆炸
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