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如何理解,化学课上学过的质量守恒定律是错误的,这句话?优质

782次浏览| 2022-06-29 01:52:32 更新
来源:互联网
6个回答
满意答案

我是这样理解的:一个守恒量对应着一种变换的不变性,能量守恒和动量守恒都是时空平移不变性的体现,而质量不过是4动量的闵可夫斯基长度,矢量的守恒不代表矢量长度的守恒,几个矢量相加可不是长度相加这么简单。

一对正负电子质量都是m,它们可能湮灭成一对光子,这时候生成物的质量都是零,但能量是守恒的。

现在你可以下一个判断,一对正负电子湮灭,不可能生成一个光子,取正负电子的质心系,动量刚好抵消,那么生成物的动量为0,而光子无质量,那么能量也为0,这不可能保证能量守恒。

核反应中质量丢失是什么呢?这样从原子核的质量构成说起,它应当包含3个部分:构成原子核的物质的质量、它们运动的动能、它们相互作用的势能。

这不是我们通常定义的质量,它是我们把一个有内部结构的物体强行当做一个质点考虑产生的,这是一种等效的结果,当然这种等效是有用的,与实验相符的。

而核反应中所谓质量转化为能量实际上是包含几个部分的,本来存在的粒子消失了(比如一些海夸克、胶子),原来运动的粒子动能变小了,这两项实际上只占了很少一部分,而夸克和胶子间的相互作用变大了,这才是真正贡献最大的项。所以实际上核反应主要是势能转化为了动能,而这个势能只是被我们强行包含在整体质量里,这无关紧要,一个鸭子定律说走起来像鸭子,叫起来像鸭子,那么它就是鸭子。同样这个整体等效质量表现出和宏观物体质量一样的惯性行为,那么叫它质量又何妨?

这么说来如果我们把化学键的键能也算作一种质量,那么化学反应中质量不守恒不就对了吗?可惜化学能和核能相比too small,于是物质的大部分质量都集中在原子核里,化学键断裂造成的宏观惯性效益实在微不足道,所以宏观上觉得化学反应质量守恒完全没问题。

那么质量到底是什么?

标准模型告诉我们,粒子的质量来源于Higgs粒子的对称性自发破缺,一个粒子要有质量首先它与Higgs粒子必须有相互作用。Higgs粒子这个东西比较诡异,一般粒子只有一个最稳定的态就是真空态,什么都没有,而Higgs粒子的真空态却是不稳定的,总想掉落到某一个能量更低态,可气的是这些能量更低的态不止一个,而是无穷无尽,于是Higgs粒子之后随便选一个,这不公平啊,那么多态凭什么只有一个被选中,会不会有一种钦定的……不这叫对称性自发破缺,说法出了偏差你们要负责任的!好既然真空能量不是最低,我们就定能量最低的那个态能量为0,这样真空就会出现一个期望值。和Higgs粒子有相互作用的粒子,有个耦合常数,对就像精细结构常数,或者说基本电荷那种,这个耦合常数和Higgs的真空期望值一乘,就变成了粒子的质量。

问题来了,Higgs场不只有真空,还有激发态啊,这种相互作用呢,它不算作质量,它被算做Higgs相互作用的势能。

这么看质量应当是Higgs作用势能的一部分,而且是最低阶的那一项!只不过其他势能都是从1阶开始,起码有1个粒子才能作用,而Higgs有0阶项,没有粒子都有作用,所以质量和其他势能不太一样。

所以质量能转化为能量并不奇怪,它本来就是能量的一种。既然只是能量的一种,当然可以转化为其他能量,所以能量守恒,质量不守恒,动能不守恒,势能不守恒!

当然标准模型里Higgs耦合常数很脏,没有一个来源,很让人不舒服,当然目前也没有一个其他模型给出这些粒子质量为什么是这么大的一个令人满意的说法。

当然标准模型里说的粒子都是不能再分的点粒子,那么我们把一些有内部结构的粒子当做点粒子处理给出的等效质量呢?这不但可行,而且凝聚态物理成功用类似Higgs场的方法赋予光子一个等效质量从而解释了超导。(这里必须说明,凝聚态做法在先,标准模型是借鉴了凝聚态的做法。)

169 0

其实学习本身就是一个不断增加精度的事情。

就比如物理题吧,最早只是告诉你ab两点距离以及小球运行速度,求时间。

后来加入了万有引力,才有了平抛运动。ab两点不再是直线了。

后来小球不再是质点,得考虑空气阻力了。

再后来,小球旋转,当地海拔,空气密度等等因素都可以接着考虑进去。

所以说一开始我们错了吗?

并没有。只不过一开始不需要这么精确而已。

质量守恒也是一样。在初高中阶段,书本告诉你反应前后质量相等。虽然其实并不相等,但是1g和0.9999999g又有什么区别呢?

但到了大学,书上讲到核反应的时候,这一点点的质量就非常重要了,核弹爆炸的威力全来自于这一点点质量,所以这时候就不能忽略他们了。

188 0

不懂啊。刚百度说可以忽略不计。就知道的加不知道的连蒙带猜。e=mc2不是说的原子内的能量吗?化学研究的是原子和原子分子之间的能量或结合方式吗?就假设物质泯灭,也能在原子外实现,哦,是不能设想的。那就比如一种化学反应是吸热的,那它的质量是增加的。增加的可以忽略不计,嗯,是这种反应是增加了原子或者分子间的化学能,或者直接加热一吨铁,理论上它的质量是会增加的。嗯,理论上或者是错误的,但是可以忽略不计的,比如,加热一吨铁从0度到200度,问它的质量增加了多少,或者会增加0.000000000001克。这和一吨比较或者可以忽略不计。但是理论上它的能量增加了,质量也会增加。记得看过一页书一克氘或者氚释放的能量是两千吨标准煤的能量值。所以化学反应里的能量变化带来的质量变化,是完全可以忽略不计的。也就是质量守恒是对的。理论上是不能忽略的。或者让求到小数点后50或者一百位。那就不能忽略了。知道的加不知道的连蒙带猜的,以上所说的不负责任哈。我吹牛逼呢。别跟我一样哈,我刚喝完酒,吹牛逼呢哈。

这么无聊的话题………认识过程本来就是由粗到细,由浅入深………你那一个宏观认识和物理的微观认识对起来讨论,你觉得的合适不………质量守恒定律的微观解释是原子守恒,没有任何问题………

100 0

化学反应总体来说是原子守恒,和核内的质子中子结合能的亏损相比,我们可以把化学键的形成视为没有质量亏损的,所以化学键变化质量不变,实际上化学键也是有结合能的,只不过很低而已

中考专题系列

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