质量效应h,为什么引力质量等于惯性质量?
质量效应h,为什么引力质量等于惯性质量?
导读:如何理解引力与惯性的关系,值得深思。引力的本质是什么?惯性的本质又是什么?你思考过这个问题吗?本章将带你思考这个问题。本文内容摘录自灵遁者先生科普作品《变化》。
内容如下:
引力是惯性的源泉!!该如何解释这句话呢?无论是哲学还是物理都必须“精确”的解释。
上面我们讨论了惯性系。在现实宇宙中找不到惯性系,无论从全局宇宙还是局部空间来说都是。这也是爱因斯坦为什么说牛顿第一定律有循环论证的原因。
而我以为问题本身恰恰就是答案。我们不能在宇宙中找到一个真实的惯性系。而引力质量又与惯性质量严格相等,这是公认的。但这绝不是巧合。所以解释惯性系的答案还是引力,必须是引力。当然最根本的东西还是物质,物质时空。因为物质具有引力,因为物质时空产生引力。
也就是说时空的引力才使得物质具有惯性,这就是我的观点。这样为什么在宇宙中找不到惯性系的问题就解决了,因为引力。牛顿第一定律也就没有循环论证的嫌疑了,因为根找到了。
引力如何使得物质具有惯性?是我要接下来分析的。这时候我要引出另一个大家熟悉的关键词——引力场。
我们知道任一物体在空间任一点的引力影响用一个表示该点引力强度来代表。严格讲,一个物体的引力场可以延伸到整个宇宙,但实际上它的影响只在它的近邻区域才是显著的。这点通过万有引力公式便可以看出。
也就是说一个物体,它受到四面八方的万有引力的影响,处于密集的不均匀的“引力场”中。而这个引力场显然是由宇宙中的四面八方的物质所产生的。正是这样的引力场,使得物体具有保持原来运动状态的性质,即我们所说的惯性。而且物质质量越大,保持这样的运动状态的能力就越强。这与质量越大引力越大不谋而合。
而要改变物体的运动状态,必须克服惯性。准确的说是克服引力场惯性。而物体的运动状态改变后,便会处于“新的”引力场中,“新的”引力场依然有保持它继续处于当前运动状态的性质。我们可以把这样的情况称之为:引力场均衡。
而且我将同一个物体的相对静止“引力场均衡”转变为相对运动的“引力场均衡”的转换速度定为光速。也就是说引力作用的速度是光速!
而且物体的运动不是绝对空间中的绝对运动,而是相对于宇宙中其他物质的相对运动,因而不仅速度是相对的,加速度也是相对的;在惯性系和非惯性系中物体所具有的惯性是一种宇宙物质引力场的表现,即是宇宙中其他物质对该物体的作用;所以物体的惯性不是物体自身的属性,而是宇宙物质空间产生的引力场作用的结果。但与物体的质量有关,引力场是根据物体的质量“智能”作用物体的。这就是为什么惯性质量与引力质量是严格相等的原因。
也可以这样表述:惯性是物体自身的属性【物质与时空是一体的】的延伸,与物体本身不可分。但是本质是物体引力的作用。假设引力消失,那么惯性将不复存在!显然这是不可能出现的情况。
马赫是第一个批评牛顿的经典力学时空观的人。而爱因斯坦正是吸取了马赫原理的精辟理论,创立了广义相对论。而马赫原理的观点是宇宙整体物质决定惯性。马赫强调了宇宙物质的整体对于惯性的作用,却忽略了物体本身,这将导致惯性作用的超距情况。但他的观点很先进。
事实上牛顿是将惯性看作物体的内禀属性;而马赫则认为惯性是宇宙物质整体作用于物质的结果。而爱因斯坦赞同了马赫的关于惯性的认识。那么应该是这样的,马赫批评了牛顿的绝对时空,那么就应该想到了物质作用的传递速度是有限的。不是牛顿认为的超距作用。
我在网络上看到一个叫殷业的大学生的论文《马赫原理及其物理模型》中赞同马赫的这种观点。他写道:如果惯性与近场宇宙物质有关,近场宇宙物质又是不停运动的,也就是分布是变化的,如太阳相对地球上的物体,一年四季太阳到地球的距离变化很大。在冥王星上,近日点和远日点要差1.68倍,所以必然得出惯性是变化的,但我们一般认为如果物体相对惯性参照系静止,则相对于该参照系的惯性是不变的,这就产生了矛盾,所以惯性只能与遥远宇宙物质有关。
如果惯性只看作远场宇宙物质的话,反而大错了。远距离传递的滞后性,与我们现在所观测到惯性现象严重不符。这样滞后性表现在相对于一个物体的运动状态的改变,物体抵抗运动状态的改变是立刻体现的,而远场宇宙物质考虑到传递速度有限则不能。如果不考虑传递速度,那么又回到了牛顿的超距作用,这与之前的马赫批判矛盾。那么该大学生到底是支持牛顿呢,还是支持马赫呢?
而作者在上面所说矛盾,恰恰应该是支持了引力是惯性源泉的论点,也是惯性质量严格相等于引力质量的原因。
其实上面作者的问题,可以转化为地球表面的情况。比如地球表面100KG的物体,在不同纬度,所受到的引力不同,重力加速度就会有小波动。也就是说考虑引力不仅要考虑它的质量和距离,而惯性目前只认为与质量有关,与距离没有关系。
所以引力是惯性的源泉,并不意味着惯性的大小也需要考虑距离。事实上我们可以这样想,引力无论在地球哪个位置,有变化,都改变不了同样质量的物体的引力质量与惯性质量严格相等的事实。而引力作为惯性源泉,引力的变化,对于惯性质量是不变的。所以上面大学生关于惯性与近场和远场宇宙物质是不同的,这个观点是错误的。首先这和马赫把宇宙总物质的作用对于物体产生惯性是同理的。
一定要理解引力是物体与物体的作用,而惯性强调当物体引力延伸的性质。所以他受引力场影响,却不遵从距离反比定律。其实涉及惯性的概念时候,可以不受任何力的概念影响。惯性力不是真实的力。牢牢记住一个观点,惯性质量是不变的。这样就可以解决马赫问题了。
关于这样的引力场是惯性的源泉所涉及的传播问题,我还会在下面文章中介绍。
在这里提前介绍一下。马赫原理强调整体宇宙物质对物体的作用构成惯性。在爱因斯坦眼里,首先想到的宇宙物质所构成的空间!这就是马赫对他的启发。而这样的空间是弯曲的,正是引力的产生根源!
引力场是物质的整体,是物质空间的整体表现。物体与物体的作用却需要以物体质量本身在引力场中发挥作用。这就是我的观点。
摘自独立学者,科普作家灵遁者书籍《变化》
它与质量和能量有什么必然的数量联系?
人类能够感知的所谓“时间”其实是两种。一种是挂在墙上的时钟的指针转动的距离,从本质上讲,这只是记录了世界线的长度。另外我们能够感觉到时间的流逝,是因为生老病死和万物的衰败。后一种是以热力学中的熵记录的。
》根据狭义相对论,时间的流逝还和速度有关系,所以我们要从速度开始讨论这个问题。这个世界上最快的速度,那自然就是真空中的光速。根据狭义相对论,光速是速度的上限。那么除了光子能够以光速在宇宙空间中旅行,还有什么其他的粒子能够达到光速在宇宙空间中旅行呢?
光子是没有静质量的,也可以说光子的质量是0。如果一个微观粒子,要以光速传播,它的静质量也必须是0。
除了光子以外,在质子和中子内部传递强互作用力的胶子,它的静质量也是0。但是因为胶子不能单独存在,所以在宇宙空间中能够以光速旅行的,目前只有光子。
电子正因为它有质量,所以速度不能达到光速。否则的话,如果电子达到光速,将会是一件很麻烦的事。因为这意味着原子核很难把电子束缚在现有的轨道上,整个原子结构将崩溃。万物就会解体。
我们知道在宇宙大爆炸之初,只有能量。随着宇宙的高速膨胀,创世的熊熊火焰,慢慢的冷却,能量形成了各种的基本粒子。
》质量和能量可以相互转换,但是从能量转化为质量的过程,却是一个谜团。从量子力学诞生以来,这个谜团一直困扰着科学家。
直到1964年,科学家希格斯提出了一种质量起源的模型:
我们知道能量之所以守恒,是因为空间具有平移对称性。如果这一对称性被打破,那么能量将不再守恒。在对称性破缺的情况下,电子将自动获得质量。而赋予电子质量的基本粒子,是一种玻色子,被称为希格斯波色子。这种让物质获得质量的方式,被称为希格斯机制。
只要能找到希格斯玻色子,就能证明西格斯机制的正确性。
但是,西格斯波色子必须在很高的能量下才会出现,为了还原这种很高的能量,必须再现宇宙大爆炸之后几分钟之内的高温。
而实现这种高温的利器就是强子对撞机。但是强子对撞机只能加速带电粒子,所以要用到强大的超导磁体产生强磁场。因此它的造价非常高,代价也非常大。
目前,世界上最大的强子对撞机在欧洲(LHC)。这是集中了全世界40多个国家的财力物力,花了100亿美元才建成的。建成的最大目的就是为了寻找万物的质量起源西格斯玻色子的痕迹。
》西格斯波色子具有质量,只要能找到质量符合的新粒子,那么就可以验证是否是西格斯波色子。但是问题是,科学家们也不知道西格斯波色子的精确质量。所以只能从一个比较宽泛的范围开始找,慢慢的进一步缩小目标。所以这也是一个枯燥而且耗时的过程,基本相当于用穷举法计算所有的结果,就这么折腾了好久以后,终于在2012年发现了西格斯波色子。
Oh yeah!万物的质量起源之谜终于被揭开!但是,麻烦还没有过去。因为这个世界上,没有一个人真正的懂得量子力学!
在全宇宙中,只有光子和胶子的静质量为0。其他的粒子,都必须由西格斯波色子赋予质量。因为西格斯波色子是西格斯场的媒介子,那么西格斯场必须充斥在整个宇宙空间的每一个角落,才能完成向每一个静质量不为0的粒子赋予质量的职责。
那么我们怎么没有感觉到这个希格斯场的存在呢?
》有一种理论认为,西格斯场与真空是融为一体的,西格斯场是真空的极化态。在数学上,它表现为希尔伯特空间的一个算子。我们能够感觉到时间的流逝,很大的程度上是因为万物都在衰败,我们的身体在慢慢的衰老。而热力学第二定律,精确的描述了这一死亡过程。所以可以认为,熵增的过程和时间的不可逆转性是相关联的,只有熵为0的时候时间才会停止。
真空是正负能量的对消状态,被称为基态。但是在基态的情况下,真空也会出现量子起伏,熵恒不为零。而西格斯场是真空的某种极化状态,那么西格斯场也会出现量子起伏!这种熵的不为零状态,决定了时间均匀的流逝性。
所以,可能时间并不存在,只是我们对万物衰败的感知,而这种感知来自于西格斯场的量子起伏。
广义相对论中的等效原理?
《等效逻辑原理---对科学问题及社会问题的思考》
本文旨在说明科学问题的对错是如何确立的?社会问题的对错为何无法确定?
科学是如何取代文化的?
什么是逻辑等效原理?
我随随便便的写,你就稀里糊涂的看。
看不懂,正常;看得懂,非常。
先来解决一下,我们正常的习惯性的思维以及习惯性思维的出发点是什么样的。
1、我们在一个等效世界里待的太久,非常容易形成惯性思维以及由惯性思维推导出来的逻辑定律。
当1+1=2,我们确认它一定是正确的时候。实际上我们忽视了这种结论的前提是其参照系是不变的。
当我们忽视了参照系的存在,这必然对我们为许多的社会问题及自然问题想要寻找一个标准的答案带来了困惑----为什么科学的答案是唯一的,而社会问题的答案标准总在变化?
当我们对善恶、对错的标准产生分歧和对立的时候,为什么我们找不到统一的标准答案?而要解决这一问题,就必须要引入参照系。道理显然也很简单,当参照系发生改变的时候,善恶对错的标准都会随之发生改变。这也是为什么各个国家,各个宗教,各个团体,甚至个体之间,对每一种标准产生分歧的主要原因。
这一事实告诉我们,答案不是唯一的,也不是绝对的。
当个体之间,组织之间,国家之间没有统一的参照系就无法形成统一共识,也因此必然无法获得相同规则。
之所以科学规律始终是不变的,因为科学所选择的参照系始终具有逻辑等效原理--宇宙。
而社会几乎找不到规律,因为几乎所有的社会问题,都找不到等效原理的参照系--从自身中找。
2、参照系的选择。
我们确信科学文明以无可阻挡的优势取代了几乎人类所有的其他文明。但是否有人思考过,科学文明为什么会取代所有的文明。
就像把两本书放在一个高速运动的列车上。我们发现无论火车开的快或者慢,但是两本书之间的相对逻辑关系依然不会变化---这就是逻辑等效原理。但这又很容易造成另外一个逻辑错觉---环境的改变,或者参照系的改变并不影响物质之间的相对逻辑关系。
再回到社会体系中。当房价抬高的时候,每一个人都会明显感受到房价带来的痛苦压力。也就是说环境实际上对每一个个体带来了改变。
以上两个例子说明了什么问题?
科学选择了一个正确的参照系。因为这个参照系无论对甲和乙或者任何人而言,它都不会造成彼此之间逻辑关系的改变。正是基于此一点。科学文明所选择的参照系(逻辑等效原理)是每一个人都愿意接受并尊从的秩序。
再回到社会问题上,经过上万年的人类历史文明发展,社会至今无法取得彼此之间的共识(找不到逻辑等效的参照系)。因为社会问题的逻辑核心是人。无论哪一种参照体系所对应的甲与乙之间的逻辑关系都是变化的。也就是说如果这种参照体系发生变化,它必然会影响到甲与乙之间的逻辑关系变化。
当两个国家或者两个人之间发生争端的时候。他们所选择的参照体系都是不同的,因为每一种参照体系映照的都是彼此的利益。而每一次参照体系的改变,都必然会带来双方利益的改变。
这或许从另外一个侧面说明了人类社会利益的纷争是不可能解决的,除非大家能找到一个共同的,永不改变彼此逻辑关系的参照体系---(比如法律,但其不能解决所有问题,成本太高)逻辑等效参照系(更宏伟世界的参照系),或者抛弃所有参照系,打通隔阂,融为一体。
有一句中国的古语“不患寡而患不均”。
这是一种什么样的平衡呢?对社会带来的压力感到不平,但是因为其他人感受到了同样的压力又能感到平衡。
就好像某一天,突然问你多收了100块钱。一个人的心里肯定感觉到极端的不痛快,不平衡。但是看到别人也同样被收了100块钱。心里瞬间或许又感到平衡了。
当参照系的改变带来的是等效原理(对任何人起的效果是一样的),人们是愿意接受的。只有当参照系的改变带来的是非等效原理 人们才会产生分歧。
3、我们为什么需要唯一的答案。
科学是简单逻辑,社会是叠加逻辑。
我们在科学领域的逻辑是非常清晰与明确的。无论何时何地,何人何物,我们都能找到标准答案和共识。
但是我们在自然领域,生态领域甚至社会领域,我们时常是非常模糊的。我们对善恶,对错、好坏的标准也是不尽相同的。这使得大多数人的生活非常累,而且很复杂。
当我们发现社会体量越来越大的时候。这种纠纷和复杂性就越来越复杂,越来越麻烦,而且解决这一问题的性价比越来越低。
我们对人际交往,对各种感情纠纷,对于社交活动无法用一种简单的逻辑,来寻找到一个有效的答案。
从这个角度我们就可以看出来,为什么科学虽然诞生虽然只有几百年,但是其发展迅捷而快速,成果累累。但是人类社会发展了有几千年,我们至今依然找不到一种非常标准和完美的社会制度或社会体系。其主要原因就是社会活动中参照系始终不具有逻辑等效原理。所以社会也永远无法达成简单而有效的逻辑秩序。没有秩序,社会才会混乱并冲突。
4、唯一才有效。
世界不是因为正确而存在,而是因为有效而存在。所有的答案都不是唯一的,但唯一答案才是有效的。
当所有的科学研究用简单逻辑来计算或者测量的话,答案是非常容易得到的,直到爱因斯坦推出了相对论体系。说到底,相对论体系依然是基于参照系的不同而推导出来的。
但是倘若我们仔细想一想,爱因斯坦的相对论,对于我们的日常生活能有多大的影响?这种影响几乎是不存在的。这说明一个问题。
人类社会的发展并不是因为正确而向前发展的,而是因为有效才向前发展的。
我们对物质世界的简单逻辑虽然并不一定是完全正确的,但却是非常有效的。因为我们生活在一个庞大的空间里,相对参照体系的变化是很小的。而且当这种变化对于每一个物质都是同步的话,那么我们发现我们彼此之间的相对变化几乎等于0。
我们这个世界,也正是按照这种等效的办法才迅速的找到并制定了秩序、规则。
时间是因序而存在。这是时间的第1个存在要素。没有时间观念,我们无法同步,甚至无法约会,无法开会,无法登机。所以时间的第一要素是带来了秩序。
社会体系中的许多混乱,众多迷惑,不是因为没有秩序的存在,而是因为没有等效秩序从而无法形成有效秩序的存在。包括你的生活,你的人生,如果没有有效秩序。你就会变得非常痛苦不堪,非常的疲倦和辛累。而时间是带来秩序的第一要素。
因此,一个人的生活如何能找到简单有效的逻辑关系才真正考验一个人的智慧。
唯一性并不是正确的,但它带来了秩序世界的效用和简单。
当一个人一个社会为众多的选择而痛苦的时候。正是因为这种选择不具有唯一性,所以这才是效率最低的选择。
人类有多聪明就有多愚蠢。
5、宏观世界与微观世界的变量影响。
在宏观世界的秩序里,自然几乎不影响每一种物质,或者每一种生物之间的彼此逻辑关系。
正常情况下,每年的春天大多数植物都会开花。每个人都会在白天工作,夜晚睡觉。
科学正是基于这一点,才创立并发现了科学的定律和规律。
但是在微观世界的秩序里,自然又毫无疑问的在影响每一个分子或者原子彼此之间的逻辑关系。
蝴蝶效应之所以被忽略,是因为它对整体而言所造成的影响,是微乎甚微的。但是在微观的世界里,自然对每一个原子或者分子的作用力影响会促成每一种物质和物种的相对改变。所以即便春天,大多数的物种都会开花。但是相同的物种所开的花不尽相同。
在微观世界等效原理并不有效。
这是导致中医与西医产生分歧的一个至关原因。
西医在探讨疾病的时候,是往往忽略了自然这个参照系所起的作用的---只考虑人体本身的逻辑关系。而中医对所有疾病的探讨起源都在于自然这个参照系---必然考虑自然与人体之间的逻辑关系,逻辑影响。
科技股票有哪些优质股?
2021年,A股市场最值得收藏的优质科技股名单:
电子制造行业1、安防龙头:海康威视,全球安防look监控产品龙头企业。公司为全球提供领先的look产品、专业的行业解决方案与内容服务。服务的对象有:公安、交通、司法、文教卫、金融、能源、智能楼宇等。
公司看点:全球各产业智能化、数字化加深,以look为核心的智能物联网应用正逐步加大。
2、消费电子龙头:立讯精密,被誉为国内的“富士康”,有超越富士康成为,全球第一消费电子制造龙头的潜力。公司专注于研发生产:连接器、连接线、马达、无线电子、FPC、无线、声学、电子模块等产品,广泛运用于消费电子、通讯、企业级、汽车以及医疗等领域。
公司看点:进入苹果产业链。相关业务有:苹果手机组装、无线蓝牙耳机模组代工、苹果智能手表代工。
3、防护玻璃龙头:蓝思科技,全球消费电子防护玻璃龙头企业。公司主要产品有:3C(手机、平板、笔记本)防护外屏、数码相机镜片、智能穿戴玻璃材料、车载电子玻璃材料等。
公司看点:进入苹果产业链。为苹果手机提供外屏、边框、背面玻璃盖板等,未来有望继续深入苹果智能手表、VR、AVR等产品。
4、TWS代工龙头:歌尔股份,全球无线蓝牙耳机模组代工龙头企业。公司专注于声学、传感器、光电、3D封装模组等精密零组件,未来有望在VR、AVR、智能穿戴等多领域发力。
公司看点:进入苹果产业链。代工苹果的Air pods、Air pods pro等产品。
5、ODM+功率半导体龙头:闻泰科技,全球智能手机组装、功率半导体龙头企业。
公司看点:5G换机潮的催化,以及新能源汽车带来的半导体器件使用增量。近期收购欧菲光摄像头模组业务,切入苹果供应体系,或许在未来跟苹果公司能有更深入的合作。
芯片半导体行业1、芯片制造龙头:中芯国际,国内芯片制造第一龙头企业。公司主营芯片制造,也涉及芯片设计、封装等业务,是一家一体化的芯片公司。
公司看点:芯片生产中各环节的国产替代,作为国内芯片制造的希望,它遇上了国家大力发展半导体的好时期。
2、手机摄像芯片龙头:韦尔股份,全球手机摄像芯片设计龙头企业之一。公司收购豪威半导体,成为全球第三大设计摄像芯片设计产商。
公司看点:单个智能手机摄像头数目不断增加,带来了手机摄像芯片的需求增加。
3、芯片制造设备龙头:北方华创,国内部分芯片制造设备龙头企业。公司产品有:等离子体刻蚀机、物理气相沉淀设备、化学气相沉淀设备。
公司看点:产品稀缺、国产替代、国运。
4、存储芯片设计龙头:兆易创新,国内存储芯片设计龙头企业之一。
公司看点:NOR Flash芯片全球第三,同时拥有NOR Flash、DRAM自主研发能力。
5、特种芯片龙头:紫光国微,国内特种芯片设计龙头企业。
公司看点:随着汽车数字化、智能化、网联化,汽车半导体有望持续井喷,公司的晶体石英晶振、DRAM、FPGA/CPLD、车载MCD、智能安全芯片等,车规级产品均受益。
6、指纹芯片设计龙头:汇顶科技,全球指纹芯片设计龙头企业。
公司看点:产品市场空间比较饱和,等待新生领域的诞生。
7、模拟芯片龙头:圣邦股份,国内模拟芯片龙头企业。
公司看点:国产替代、国运。
8、半导体封装龙头:长电科技、通富微电、华天科技,由于封装领域销售净利率较低,我就不做一一介绍了。
用友软件计算机软件行业1、金融IT龙头:恒生电子,国内金融IT龙头企业。
公司看点:国内金融业进入关键发展期,做大做强金融市场是国家的战略目标之一。
2、软件应用服务龙头:用友网络,国内软件应用服务龙头企业。公司主要业务有:云服务、软件服务、金融服务等。
公司看点:国内云市场空间巨大,企业管理智能化(软件应用)。收购大易招聘云,完善HR产品布局。
3、人工智能软件龙头:科大讯飞,国内智能语音龙头企业。
公司看点:AI(人工智能),迎来产业风口。
4、互联网安全龙头:三六零,国内互联网安全技术龙头企业。
公司看点:老牌电脑杀毒软件,错失移动端(手机)的最好发展期。
元器件行业1、全球PCB综合龙头企业:鹏鼎科技,全球最大PCB设备制造商。
公司看点:5G技术的催化,消费电子产品的需求增长。
2、陶瓷器元件龙头:三环集团,全球陶瓷器元件龙头企业之一。
公司看点:5G终端的市场需求持续增长,以及国产替代的加速,被动器元件迎来超高的行业景气度。
3、通讯基建PCB龙头:深南电路,国内5G基站PCB龙头企业。
公司看点:受益于5G基站的建设,全球5G基站产品主要以国内的华为、中兴为首。
4、铜覆板龙头:生益科技,国内铜覆板龙头企业。
公司看点:5G产业、新能源汽车产业,两大产业对铜覆板需求的驱动。
中兴通讯其他科技行业1、通讯设备龙头:中兴通讯、亿联网络。
中兴通讯,全球5G基建龙头企业之一,受益于5G产业发展的催化。
亿联网络,全球SIP话机龙头企业,受益于企业通信(look会议)的蓬勃发展。
2、光学电子龙头:京东方A、TCL、三安光电。
京东方A、TCL,全球面板双巨头。受益于小鬼子企业(如三星、JDI),逐步退出面板业务,双巨头市场份额、产品单价迎来双丰收。
三安光电,国内二极管外延及芯片龙头企业。公司看点主要是mini-LED这个新生产品,能带来多大的市场发展空间,目前公司是这个领域的龙头。
3、激光装备龙头:大族激光,亚洲工业激光装备龙头企业。
公司看点:IT业务受益于下游扩产需求,PCB激光受益于5G服务器和国产替代,两大业务有望保持高增长。另外,光刻机、光伏等激光设备的拓展,将给公司带来新的增长力。
4、计算机设备龙头:中国长城,国内计算机设备龙头企业。
公司看点:是国内少数能生产自主可控的计算机企业之一,产品包括笔记本、台式机、一体机。
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宇宙中的质量是怎么产生的?
这里打算从现代物理学中“场”的概念出发,做一个框架上的回答。
“场”的概念是现代物理学中最重要的一个理论框架。例如电磁场就是自然界中大家最熟悉的一种场,无线电、电视信号、手机通讯、太阳光组成的电磁场的海浪,是我们所有人每时每刻都沉浸其中的天然浴场。光子作为电磁场中力的信使粒子,是电磁场的基本组成单元,两块磁铁之间的力就可以理解为它们相互交换无数个光子对而形成的。
引力场是另一种大家熟悉的场,它始终如一地统一着地面与天上的全部引力效应。类似于电磁场,我们相信引力场也是由引力子组成的,但是由于引力是自然界四种基本作用力中最弱的力,因此引力子迟迟未能在实验室中被探测到。
除了以上两种著名的场,还存在分别描述着强核力与弱核力的场。另外,量子力学中的概率波也可以被视为一种遍布整个宇宙空间的场。而在二十世纪末的几十年中,有一种场在宇宙学与粒子物理学中扮演着举足轻重的角色,那就是希格斯场。希格斯场是一种在大爆炸后就填满整个宇宙的最基本的真空海洋,正是希格斯海(场)的存在,使得我们生活中看到的形形色色的事物具备了我们所熟悉的各种性质,尤其是质量。
希格斯场是以苏格兰物理学家希格斯的名字命名的,在2014年,欧洲核子研究中心对外公布,已经确认在实验中探测到希格斯场的激发态——希格斯粒子。由于希格斯粒子(场)可以解释万物的质量起源,它因此也被人们称为上帝粒子。
在宇宙大爆炸之后的10^-43秒,出现了高达10^32开的高温,这时宇宙中所有的场都处于剧烈的震荡之中。随着宇宙逐渐膨胀,温度渐渐降低,物质及辐射最初所具有的巨大密度稳步衰减,宇宙中的大片区域变得前所未有的空荡,场的波动渐渐平息。在平均的意义上,真空的场值被认为是0。
在大爆炸之后的超高温度下,希格斯场在空间每一点同样是狂热地上下波动着,但是随着宇宙温度的降低,希格斯场会在空间中“凝聚”出一个非0的场值(希格斯场的真空期望值)。
对于普通场来说,它们的场值为0时,其能量也为0。希格斯场则不一样,为迫使它的场值为0,就必须提高它的能量,这在能量的角度上就意味着真空不是完全的一无所有,到处都填充着希格斯海。
不同的粒子在希格斯场中加速运动时,受到的阻力是不同的。这种阻力就表现为粒子的惯性,也就是粒子的质量。受到的阻力越大,惯性越大,质量也就越大。打一个比方,粒子在希格斯场中的运动就好像将一个乒乓球扔进了一个装满蜂蜜的蜜罐中,乒乓球在试图做加速运动时,总是会受到明显的粘滞力。
但是稍微不同的是,乒乓球如果在做匀速直线运动,则不会感受到任何阻力。再举一个粒子,如果我们将粒子的质量比作一个人的名气,那希格斯场就可以视为狗仔队,平常的老百姓可以随意在成群的摄影师中穿行(静质量为0或质量很小的粒子,光子、电子等轻子),而电影明星要想穿过去可就不容易了(大质量的粒子,夸克等重子)。
那么不同粒子,为什么会因希格斯场而获得不同的质量呢?
理论研究表明,大爆炸之后的10^-11秒,整个宇宙的温度大概是太阳中心温度的1亿倍,此时希格斯场在剧烈的“沸腾中”会被完全蒸发掉,而所有粒子受到的阻力都是0,也就是无质量的粒子。伴随着宇宙的膨胀,宇宙也逐渐在降温,相变过程中的自发对称性破缺使得各种粒子在“凝聚”状态下的希格斯场中出现了不同的质量。
当然,从追根溯源的精神出发,希格斯场仅仅是将粒子的质量起源问题转化为希格斯场为什么会存在的问题。但是,从纯粹数学的角度去理解希格斯场的性质,哪怕还不能彻底搞清楚它为什么会出现,也是人类对于万物质量起源认识进程中的一大进步!