爱因斯坦告诉我们质能是守恒的，那么创造物质的能量是哪来的？

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“物质永恒不灭”，相信大家应该听到过这个说法，但事实上世间万物焉有不灭的道理，春去秋来，生老病死，万物都在不断变化，物质怎么可能会不灭呢？难道是从哲学上来理解？

物质是由什么组成的？

古希腊唯物主义哲学家留基伯认为，万物是由原子组成的，他是最早提出原子论的哲学家。受到留基伯的原子论事项，他的学生德谟克利特也支持原子论，不过局限当时的条件，他们都没有证据，仅凭一个直觉！

• 现代物质组成认识过程

现代原子之父是道尔顿，他在十九世纪初提出了原子论。道尔顿认为原子是物质世界不可分割的一部分，在化学反应中不会改变，一直保持稳定状态。道尔顿的原子论是有化学反应支持的，系统的阐述了物质的组成，这是人类对物质世界认识的一个飞跃。

约翰·道尔顿

1897年汤姆逊在阴极射线的实验中发现了电子的存在，所以他提出了葡萄干补丁的原子模型。但卢瑟福在1908年他在指导学生做α粒子散射实验时发现了原子核，这使得汤姆逊的葡萄干布丁的原子模型明显站不住脚，继而卢瑟福的原子模型开始被大家接受，但显然这里不能缺了他的学生玻尔的努力。

α粒子散射实验

因为卢瑟福的原子模型中原子核带正电，电子会在运动中损失能量而掉入原子核毁灭，所以玻尔引入量子的概念创造玻尔原子模型。当然卢瑟福也没闲着，他在1920年发现了α粒子轰击氮原子发现了质子，再是他的学生查德维克发现了中子。

关于宏观物质的组成其实到电子质子中子这个层次就差不多了。

物质一直都不改变吗？

现代元素周期表是门捷列夫发现的，当然在门捷列夫以前也有很多科学家都试图将有规律的元素编个表，但没有一个人有门捷列夫那敏锐的洞察力和眼光。当然周期表很多人都会背，但元素是怎么编排序号的呢？它们之间的差别由什么物质决定的？

门捷列夫1869年的周期表。注意此表格的行列与现代元素周期表正好相反：周期为纵行，族为横行

质子数决定了元素的序号，中子数则决定了同位素

上文中我们介绍了质子和中子的认识过程，其实质子发现还挺有趣的，1917年卢瑟福用α粒子撞击氮原子核，结果得到了氢原子核，所以卢瑟福推测，氢原子核是物质最基本的组成。氢原子核中就只有一个质子，而中子数不一样，则让氢有三种同位素。

氢的三种同位素

元素之间的差异主要就是质子数的差异，而不同元素就是质子数的堆积，尽管当时已经搞清楚了这个差别，但即使是最前沿的科学家仍然搞不清楚这些元素到底是怎么来的，相互之间由有什么关系！

质子链反应

1920年爱丁顿提出了恒星从氢聚变成氦中获取能量，1939年汉斯·贝特分析了氢聚变成氦可能的不同反应过程，1954年由弗雷德·霍伊尔则从足够条件下，提出了从氢元素一直到合成铁元素的过程。如下则为元素的合成过程：

氕 → 氘 → 氦-4 → 铍-8 → 碳-12 → 氧-16 → 氖-20 → 镁-24 → 硅–28 → 硫–32 → 氩–36 → 钙–40 → 钛–44 → 铬–48 → 铁–52 → 镍–56

之后的重元素则从中子捕获和质子捕获以及光致蜕变中诞生，涉及这些过程的有红巨星、超新星以及中子星合并等，这些都是产生比铁重的元素的途径。

中子捕获和衰变过程

所以我们了解了从元素的产生过程，那么元素不会变吗？

物质会永远存在吗？

其实这里有两个问题，需要拆分出来理解，物质是永恒不变的吗？组成物质最关键的质子和中子一直都不变？

物质是会改变的！

上文我们说了在恒星内核中物质时时刻刻都在改变，从氢聚变成氦，从氦聚变成铍，再变聚成碳氧等。不过除了恒星，我们地球上的核电站中的物质也在改变，比如铀-235裂变成了氪-92和钡-141，在它们之后又会继续衰变成其他元素，导致铀-235裂变的是中子，获得了一个中子的铀-235原子核不稳定，裂变成了氪-92和钡-141，而这两种同位素又会继续通过β衰变的方式转变为更为稳定的钕和钇。

U-235裂变过程

裂变和衰变是重元素变成轻元素的一种途径，过程中伴随着能量释放，这是因为让质子和中子聚合在一起的强作用力在并不能无限叠加，在重核中强力维持不稳所导致。

质子会衰变吗？

物质聚变的终极元素是铁，重元素裂变和衰变的终极元素也是铁，所以铁是物质中最稳定的元素，当然指它的原子核，常见的铁元素是铁-56，它由26个质子和30个中子组成，结构非常稳定。所以恒星聚变到铁后再高的能量也无法让铁再聚变，因此随着外壳坍缩会引发超新星爆发。

恒星内部的铁核

那么铁元素真的就不会改变了吗？上文中我们说了中子和质子捕获以及光致蜕变是几种方式，那么组成它的质子和中子就不会改变了吗？

在标准粒子模型中，质子的重子数大致守恒，因此质子不会以摄动的形式衰变成其他粒子，因为质子已经属于能量最低的重子了，中子倒是会衰变，自由中子的半衰期大约15分钟，但在铁原子核中，中子也是稳定的。

有理论根据物质比反物质多推导出质子也会衰变，但缺少证据支持，不过即使按推测计算，质子的寿命也高达10^31年，到那会宇宙早已到达了热寂状态。而近来日本的超级神冈探测器在水中探测切连科夫辐射的实验中得出结论：如果质子完全衰变，半衰期至少长达10^34年。

猜测中的质子衰变方式：衰变后产生正电子和中性π介子，而中性π介子会再度衰变产生两个单位的伽马射线（γ）：

p→e+和π0

π0→2γ

物质是来自哪里的？

问题已经到达了本源，现代科学认为宇宙中的所有物质都来自于138.2亿年前的大爆炸，当然这有广义相对论的背书以及无数科学家推导出来的宇宙膨胀和原初物质丰度和微波背景辐射站台，我们姑且信之，因为暂时还没有发现比这个更贴合观测的理论。大爆炸诞生物质的过程：

138.2亿年前的某个时刻，炽热致密的奇点发生爆炸，随着这团物质的膨胀，宇宙中的四大基本作用力：引力、强力和弱力先后从中分离出来，随后暴胀开始，这个极速的膨胀将一切都抹平，即使现代仍然可以从微波背景的各向同性中仍然可以观测到。

暴胀结束后宇宙中充满了夸克胶子等离子体，温度的继续降低足以让夸克和胶子构成质子和中子，这是未来构成原子核的重要粒子，但必须等到讲到足以维持原初核聚变，原初物质的丰度就是这个时候决定的，这个时间持续了大约十几分钟，简单的说这个时期决定了早期宇宙物质比例，氢、氦以及少量的锂元素在此时诞生。

从宇宙诞生到38万年时，宇宙的温度才逐渐降低到让原子核捕获电子，一片混沌的宇宙才开始清朗起来，光子退耦，宇宙中的第一缕光诞生，那是来自宇宙大爆炸的光，其实我们现在依然看得到，那就是微波背景辐射。

到现在为止，我们所说的一切都是能观测到的，其实宇宙中还有看不到的暗物质和暗能量，不过即使到现在科学界仍然说不清楚那是什么，一切的一切尚在猜测之中，而对它们的诞生，还两眼一抹黑。

质能不是守恒么，宇宙的物质或者能量是从哪来的？

也许没有人可以回答这个问题，到现在为止一切都是猜测，但量子力学发展后使得整个问题有了个猜测性的答案，不妨来看看：

量子论中的不确定性理论告诉我们，时间T和能量Q是一对共轭量，当时间T非常确定的一刹那，真空中也会爆发巨大的能量，因此接下来的事情就非常有趣了！上实际六十年代开始流行一种理论，认为引力是一种负能量，因此在这个极短的时间内产生的能量诞生了质量，两者互相抵消以维持整体上守恒，那么物质真的就在一无所有中诞生了。

麻省理工的阿兰·古斯就是这个理论的提出者，他认为量子效应突然产生了一块时空，并且极速膨胀形成了宇宙，而他的这个暴胀理论解释了宇宙微波背景辐射为什么会那么均匀，磁单极子为什么找不到等等，总之暴胀理论已经成了宇宙诞生的一部分。

能量诞生了，物质从中而来，它会随着天体演变改变宇宙，它会变得很慢，但最终宇宙有的是时间等它改变！

质能方程只表示质和能的函数关系，不表示质和能可以转化。E=mc²，在爱因斯坦眼里，C是常数，所以E只随着m的变化而变化。爱因斯坦本人是不同意把质能方程解读为质能转化的，因为当m=0时，E=0，这只是说，没有质量就没有能量，只要光有能量，那按照质能方程，光就有质量。
比如，弹力f=Kx，x表视形变量，K是常量，我们不能说f和x可以互相转化。当x=0时，f=0，没有形变就没有弹力。说弹力转化为形变，那不是在说笑话和傻话吗？
质量的单位是千克，能量的单位是焦耳，它们之间有本质区别。说它们互相转化，说的也是傻话。
能量是物体做功的度量，能量只表示物体做功能力的大小。功W=F×S，而力F是物体和物体相互作用。所以，没有物质就构不成物体，就没有物体和物体的相互作用，就不能产生力F，就不能做功，就没有能量。显然，没有物质就没有能量，有能量必然就有物质，能量不能离开物质而单独存在。
根据质速关系公式，如果光子有静止质量，那么达到光速的光子的质量就会变成无穷大(荒唐)，为了把荒唐变成不荒唐，爱因斯坦说光子的静止质量等于零。他这是用新的荒唐来掩盖旧的荒唐！因为永远不可能做实验检测到静止光子。不过，即使在这种情况下，他也没有说质量为零的静止光子有能量。所以，他是为了质速关系公式能够自圆其说，才说出静止光子质量等于零这样的话。

可能是来自宇宙的的能量吧，比如太阳能，也或许宇宙本身就是个存在能量的物体吧，用自身的能量创造物质也不奇怪了。

在所有星系中心如银河系中心，所有死亡恒星形成的中心是一个巨大的黑洞，它是时空变质能的机器和粒子加速器，时空收缩，物质和能量从无到有时刻产生。主要是给恒星和行星充氢。，140亿年一个新恒星诞生了。之后恒星升空，进入下一个周期。

创造物质的能量就是从一些蛋白质里面来的，因为水里面是有着蛋白质的，那么就可以在蛋白质里找到这样这样的能量。

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融水苗族自治县17118537072： 质量守横定律是什么?利用磁场能否做永动机? - ？
澄梦艾亭： 1.质量守恒定律:在任何与周围隔绝的体系中,不论发生何种变化或过程,其总质量始终保持不变.或者说,化学变化只能改变物质的组成,但不能创造物质,也不能消灭物质,所以该定律又称物质不灭定律.20世纪,A.爱因斯坦发现了狭义相对论,他指出,物质的质量和它的能量成正比,可用以下公式表示:E=mc2式中E为能量;m为质量;c为光速.以上公式说明物质可以转变为辐射能,辐射能也可以转变为物质.这一现象并不意味着物质会被消灭,而是物质的静质量转变成另外一种运动形式.所以20世纪以后,这一定律已经发展成为质量守恒定律和能量守恒定律,合称质能守恒定律.2.地球磁场的作用力太小,不能克服大气和机械摩擦产生的阻力,所以在地球上,利用磁场不能做永动机.

融水苗族自治县17118537072： 狭义相对论和质量守恒 - ？
澄梦艾亭： 叫做能量守恒啊,速度是物知质的一种相对属性,速度越快熵值越大,能量越不稳定,物质自身的能量减道少,如跑步以后我们为什么感觉到累要休息饮水吃东西,就是这个道理.可是能量守恒是包括整个的环境,而不是物质所处的小环境.另外内至于接近光速,会导致物质在形态和性质方面的改变,不仅是质量增大,所以光速飞行只是一种幻想,至少近几个世纪不会实现的.容

融水苗族自治县17118537072： 物质守恒吗 - ？
澄梦艾亭： 在化学反应中,质量既不能创造,也不能毁灭,只能由一种形式转变为另一种形式.

融水苗族自治县17118537072： 关于质量守恒或者物质守恒 - ？
澄梦艾亭： 第一,楼主说物质守恒,没有物质守恒这种说法.只有质量守恒,能量守恒,而且质量守恒用的很少,除了当它跟能量一起,有一个质能守恒,是爱因斯坦提出来的,这个应用的比较广泛.第二,用高中阶段的物理来解释的话,光的反射不涉...

融水苗族自治县17118537072： 物质的本质是什么 - ？
澄梦艾亭： 物质的本质是什么 物质的本质就是:质量和能量的关系.质量和能量就是一个东西,是一个东西的两种表述.质量就是内敛的能量,能量就是外显的质量.爱因斯坦说过:“质量就是能量,能量就是质量.时间就是空间,空间就是时间.” 质量守恒定律是指在任何与周围隔绝的体系中,不论发生何种变化或过程,其总质量始终保持不变.或者说,化学变化只能改变物质的组成,但不能创造物质,也不能消灭物质.爱因斯坦的质能方程是表述了质量和能量之间关系,同时说明物质可以转变为辐射能,辐射能也可以转变为物质.因此而在原来质量守恒定律和能量守恒定律上发展出质量和能量守恒定律,合称质能守恒定律.希望对你有帮助.

融水苗族自治县17118537072： 什么是质能守恒定律?？
澄梦艾亭： 质能守恒定律是质量守恒定律和能量守恒定律的总称,质量守恒定律指在化学和物理变化中反应物的质量是恒定不变的,能量守恒定律是指在能量转移和转化中能量不会凭空产生或消失,只存在能量的转化过程.

融水苗族自治县17118537072： 根据爱因斯坦的质能公式[ E=mc^2 ]能否否定能量守恒和质量守恒?？
澄梦艾亭： 不能.首先,既然E=mc^2,那么E和m是成正比的,所以,如果一个体系中能量总和是一定的,那么质量总和也是一定的,反过来也成立,也就是说,能量守恒和质量守恒必然同时成立或同时不成立.接下来,我们来看看能量守恒.在相对论效...

融水苗族自治县17118537072： 物理学,能量守恒定律,请高人解惑. - ？
澄梦艾亭： 汽车运动把能量转化为机械能,克服地面的摩擦力,在这个过程中,摩擦生热,产生的热量散逸掉了.人活着的时候,咱们摄取的食物中的能量经过一系列的转化供人体利用,死后,转化机制停止了作用,但是这些能量经过其他的途径回归了大自然:焚化,有机物燃烧,转变为热能散逸了.还有的就是被微生物分解了,分解过程也是能量的转变活着转移过程!还有的就直接是生物链的传递了!对于补充问题,你应该可以想到,光是可以反射,散射的,这些过程都会有能量的损失,所以不可能是100%吸收的,还有就是太阳发出的能量只有极少的一部分到达地球.至于能量积累一说我就不赞同了,因为地球不是一个封闭体,必然会有能量的散逸的. 阳光只要是经过光合作用参与到地球的能量链中的!

融水苗族自治县17118537072： 物质的能量真守恒吗? - ？
澄梦艾亭： 能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,其总量不变.

融水苗族自治县17118537072： 如何理解质能守恒?求大神指教 - ？
澄梦艾亭： “质量和能量可以相互转化”是基于相对论的.爱因斯坦对于相对论下的质量有个著名的结论:能量和质量是同一现象的两种表现. 在相对论中,能量也被赋予了质量.质量守恒定律成为能量守恒定律的一种表现形式.至于宏观运动,至少在经典物理的体系中,不考虑质量和能量之间的转化.也就不要纠结了. 原则上讲,相对论也适用于宏观运动,但是在讨论宏观运动时,宏观参数的取值,使得对运动的描述近似地等同于经典物理了.