这问题埋没了物质本源的奥秘。在实际糊口中,您无法精确地称出一斤肉,或一斤米,除了精度,重力还涉及到情况温度问题,但误差其实太小,您要拿着做尝试的立场跟摊本家儿讨价还价,纯属没事谋事。
问题并没有那么简单
当您把一斤盐倒入一个装有一斤水的密闭容器中,您会获得夹杂物,因为盐(NaCl)的消融度有限,100g水最多只能消融36g盐,但这并不影响尝试成果。
若是您做这个尝试获得的夹杂物,放在称上的示数必然是2斤。因为盐与水在整个尝试过程中并没有发生过任何质量损掉,即质量守恒。而且整个消融过程只是物理转变,并未涉及化学反映,从微不雅角度原子数目也没有呈现增多或削减。
即使是换一种可以与水发生反映的盐,只要容器是密闭的,不让任何气体溢出,没有任何物质逃逸,那么容器内的质量也是两斤。但若是真的细究起来,问题并没有那么简单,就像文章开首说的:您难以获得精确的一斤,哪怕是水,一切都是抱负状况下的。因为质量就是能量,当情况温度转变,质量也会发生转变。
物质的质量时刻在转变
任何尝试都是在“节制变量”的环境下实施的,对于一些可以忽略的误差(例如:小数点16位开外的数据),做不到,也没需要不断改进,只要包管不会影响尝试成果即可。
若是非要计较到小数点16位开外,那么一斤水加一斤盐难以获得两斤(这里的两斤指代的是质量,而不是重量),因为尝试过程我们只考虑了质量转变,并没有考虑“另一种质量”的转变。
1905年,人类尚未清晰原子的布局,也不知原子核是何物,爱因斯坦就颁发了四篇论文,第三篇为《狭义相对论》。若是说牛顿力学可以管辖宏不雅层面,那么狭义相对论则具有普适性,无论是天体的活动,仍是根本粒子间的彼此感化。而第四篇是基于《狭义相对论》,也是对其的一项弥补,简单称为:质能等价,也就是那个经典的方程:
良多人解读这个方程式,老是描述为质量可以转化当作几多能量,这其实是一种误读。爱因斯坦论文中并未用到任何与“转化”相关的字眼,反而强调质量就是能量的一种形态。这就像人民币、美元都是钱,您不克不及说我要把美元某人民币转换当作几多钱,因为它自己就是钱。您也可以说当作能量是质量的另一种形式,总之它们就是统一种工具,彼此依存,只存在数值上的转变,不存在转化。
顺着爱因斯坦的思绪您会发现,若是能量发生了转变也就意味着质量发生了转变。例如:一斤滚水倒入一斤盐,封锁起来,水会不竭标的目的外辐射能量,慢慢的温度会降到与室温不异,水掉去能量的过程现实上就是损掉质量的过程,那么尝试的成果就不再是两斤,损掉的质量为m=E/c^2,E为夹杂物标的目的外辐射的总能量,c为光速,固然得出m很是小,但并不料味着没有。当然,从节制变量的角度,这点质量损掉是可以忽略不计的。
图:爱因斯坦质能方程原文《物理的惯性同它所含能量有关吗?》第三页也是最后一页
用爱因斯坦论文原文结从头至尾总结的几句话来说:
若是一个物体以辐射的形式释放能量L,则其质量减小L/c^2。 物体的质量是权衡其能量含量的指标;若是能量转变L,质量也同样转变L/9×10^20(光速的平方),能量以尔格计较,质量以克计较。 辐射会使发射体与接收体之间发生惯性对流。
当您清晰了这点,一斤水与一斤盐的问题将不再那么简单,在宏不雅下您可以回覆等于两斤,但出于质能守恒,只要尝试过程并非完全密封绝热,那么成果就不成能是两斤。
为了便利计较与应试,教材中凡是会设定公式的利用规模,这个规模并非“合用”规模。数字我们可以省略与忽略,但在科学范围背后的发生了什么是不成忽略的。这个就像有人知道勾三股四弦五,却不知道该如何证实勾股定理,也不清晰公式这是怎么来的,最终只能站在巨人的肩膀上,走不出本身的立异之路。
当您深切到量子力学中,您会发实际际上质能等价的公式就是在描述粒子间的彼此感化强度。一切根本粒子本无质量,它们都是零维的粒子(忽略波粒二象性),它们称不上物质,这些粒子因为四种根基彼此感化才有了原子布局、物质的三维布局。这是物质从无到有的过程,也是从能量到质量的过程,是以才有质能等价。










