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核聚变损失质量转化为能量,但损失的质量到底在哪里?

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有人对质能关系有误解,对质能关系式有误解

有一部分人把质量看成是物质的主要特征,把物质(质量)和能量看成是“非此即彼”的对立关系,认为物质是物质,能量是能量。要么是物质(质量)转化为能量,要么是能量转化为质量。把质能关系式当成只是一个转化关系(或者干脆不认可这个关系式)。即使物质中有时蕴含能量,也认为这些能量是单独的、没有质量的。所以对核聚变释放出的巨大能量总要找出相对应的转化物质,一旦发现核子的种类和数量并没有消失和减少,就要质疑转化为能量的物质在哪。

还有一部分人对质能关系理解的正相反,他们把质量和能量看作是物质的一体两面,即物质同时既有质量,又有能量。只不过有时表现为质量,有时表现为能量。不存在单独的质量,也不存在单独的能量。质能关系式是物质不同表现方式的转化数量关系,持这种观点的人理解不了核聚变产生的巨大能量到底是个什么存在,或者说他们是找不到核聚变巨大能量的质量对应体的。他们并没有把能量看作是物质。

质能关系的正确解读

首先应该说质量和能量都是物质的表现形式和属性,不但不能把能量和物质对立割裂开来,而且能量还是物质的根本属性(宇宙诞生“前”就存在,可以说宇宙所有的一切都是从能量开始,能量是物质即客观实在性的最原始体现),质量只是物质的特殊属性(是我们这个宇宙诞生以后才有的)。能量既可以和质量共存,又能单独存在,可质量不行。一个物质可以没有质量,但不能没有能量。比如说光子和胶子,它们的静质量为0,但它们有能量,它们是纯能量子。还有电磁场和时空本身,它们都没有质量,但它们都有能量。所以说既不能把能量和质量简单地说成是物质的一体两面,又不能把质量看成是与能量绝无关系的单独存在。正确地理解是质量和能量有密切的内在关系,质能之间可以相互“转化”,由于能量一直都在,质能之间的转化说到底还是能量之间的转化。当然数量转化关系符合质能关系式。好了厘清了这个关系,我们才能正确地回答本题。

对本题的解答


核聚变反应释放出巨大的能量,质量出现“亏损”,这个“质量亏损”不是亏损在核子(质子和中子)种类的消失和数量的减少,核子的种类和各自的数量并没有减少,减少的是构成核子的夸克之间起传递强相互作用的胶子所形成的束缚质量。我们知道质子和中子都是各由三个夸克组成,


一个质子的质量为938MeV/C²,而其中三个价夸克的质量仅为11MeV/C²,只占质子质量1/100多一点,其余的质量全部来自于三个夸克之间以及核子之间起传递强相互作用的“胶子”所形成的束缚质量。


胶子本身虽然没有质量,但胶子传递强相互作用产生的束缚能体现出了“束缚质量”。核聚变质量亏损的就是这束缚质量的一部分。


据研究,原子序数小于铁的元素,其原子核的总质量小于组成原子核的单个核子的质量总和,这个差值就是胶子的部分束缚能质量。这也说明原子序数小于铁的元素只有在聚变时,其质量才会发生亏损,然后转化为能量。而大于铁的正相反。通过上面的叙述可知,核聚变的质量转化为能量说到底还是能量之间的转化,是“贮存”在核子内及核子之间的束缚能被释放了出来。所谓损失的质量就是来自于胶子的束缚能。

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