一百多年前,爱因斯坦提出了狭义相对论,其中有一个伟大的方程,质能方程:E=mc,该方程非常简洁,同时也向我们揭示了质量和能量之间的秘密,质量和能量是等价的,两者可以相互转化。

比如说恒星核聚变的过程,就是质量的损失转化为能量,才让我们感受到了光和热。这里有一个问题,损失的质量到底是如何转化为能量的?

打开网易新闻 查看精彩图片

质能方程很简洁,很伟大。不过不少人对质能方程有误解。下面来简单介绍一下。

有些人会把质量和能量对立起来,认为质量就是质量,能量就是能量,简单地把质能方程看成一个转化关系。所以会认为在核聚变的过程中,释放出来的巨大能量总会与对应的物质来转化。

但事实上在核聚变的过程中,核子的数量种类并没有减少,也没有消失,如此一来,转化为能量的物质到底在哪里呢?

质能方程告诉我们,不能把能量和物质(质量)分割开来,两者都是物质的表现形式,而最根本的东西是能量,不是质量。说白了,一个物质必须有能量,但可以没有质量,比如说胶子和光子,它们的质量为零,但拥有能量。

恒星核聚变过程出现的质量亏损,并不是核子(中子质子)的减少或消失,整个过程质子中子并没有任何减少,减少的只不过是夸克之间的强相互作用形成的束缚能(也可以理解为质量),夸克之间通过胶子传递强相互作用。

打开网易新闻 查看精彩图片

质子由三个夸克组成,每个夸克的质量约为938MeV/C,三个夸克质量为11MeV/C,三个夸克的质量仅占质子质量的不到百分之一,剩下的99%质量其实都是夸克之间的强相互作用形成的束缚能。

胶子和光子一样都是没有质量的,但在传递强相互作用的过程中,产生了束缚能,胶子就像胶水一样把三个夸克紧紧的束缚在一起。

恒星核聚变的“质量损失”,其实损失的就是这种束缚能量中的一部分。

打开网易新闻 查看精彩图片

说白了,核聚变只是把原来已经有的能量释放出来了而已,只不过能量也可以表现为质量,所以我们通常会说“质量亏损”。

所有小于铁的元素,在核聚变的过程中,原子核的质量都要比核子(中子和质子)的质量要小,而且小很多,两者之间的差距就是“粘结”夸克的束缚能。所以,核聚变只会发生在小于铁的元素时,才会出现质量亏损转化为能量的现象。而大于铁的元素正好相反,他们不但不能释放能量,反而吸收能量才会聚变。