盐水结合：若把一斤盐放进一斤水里，最终的结果一定是两斤么？

盐与水算得上是人们学生时期不少实验的常客了，因为这两种原材料非常容易获得，并且部分实验的难度也不是太大。

无比熟悉的盐水试验

所以今天咱们就来聊聊，如果把一斤盐放进一斤水中，最终的结果一定是两斤吗？

盐与水的相遇

盐和水这两个实验当中的老搭档，在普通人的眼中只是会在接触后相融，可是在不少科学家的眼中它们的结合却呈现出了另一个世界。

以微观世界的角度来看，盐和水的结合，是一个离子水合的过程，这之中水充当的就是“溶剂”。

离子与水分子结合在一起形成离子水合物

实际上，除了实验当中，这种离子水合在各个领域当中都十分常见，科学家也早就意识到了这一点。不过把两种东西放在一起固然简单，但是若是想观察其内部的变化就很难了。

因此，科学家在探索的并不是盐溶于水的实验，而是使用相关的方法，观测到离子水合物在原子层面的变化。简言之，要为它们拍出更清晰的变化照片。

钠离子水合物的亚分子级分辨成像

当然，这种微观领域的深入是科学家探索的目标，对于我们普通人来说对二者的认识就仅限于相遇会溶解了。

那么。如果我们把一斤重的盐放进一斤重的水中，盐会被水完全溶解吗？二者结合之后的重量是多少？

难道不是“1+1=2”吗？

一斤盐与一斤水

首先，咱们先回答第一个问题，那就是一斤水能不能将一斤盐完全溶解，这还得根据盐的种类来论。

如果是我们生活中使用的食盐，那么在室温20摄氏度的条件下，一斤水只能溶解180克左右的盐。倘若温度再低一些，那么溶解的量就更少了，毕竟温度也会产生较大的影响。

可假如把食盐替换成氯酸银、硝酸银等情况就不一样了。

无机化合物硝酸银

水对于这些盐类化合物的溶解度明显是更高的，在这种情况下一斤水确实能完全溶解一斤“盐”。此时如果按照质量守恒定律来说，那么二者结合之后得到的结果一定是两斤重。

当然，这个前提是要在绝对密闭的条件下。因为当水和盐相遇之后，可能会产生一些气体，而如果实验不封闭，那么这些跑掉的气体就会影响最终的质量，使其不足两斤重。

可是在现实的实验当中，即使保持了密闭，似乎也未得到质量守恒定律预测的结果，这又是为什么呢？

即使是家喻户晓的盐，也有自己的奥秘

这就要提到爱因斯坦的质能方程了，在他的相对论动力学当中提出了该方程“E=mc2”，不少人应该都对此十分熟悉。

爱因斯坦的这个方程表明了，物质的质量亏损对应着一定的能量缺失，简单来说就是质能等价。

当盐溶于水之后，就会对外放热，而这种放热无疑就代表着能量的缺失。再按照爱因斯坦质能方程的表述，质量此时肯定也是有变化的，它随着能量的缺失发生了亏损。

阿尔伯特·爱因斯坦与质能方程

综上所述，当我们将一斤盐放入一斤水中的时候，最终得到的结果可能并不是两斤重，而是要比两斤轻。

至于为什么要说是可能，是因为不同的盐在这一实验中也会有着不同的表现。

咱们在上文中就提到不同的盐溶于水的情况不一样，除了能溶解的克数不一样以外，它们在进入水中能量是缺失还是增加也是不同的。比如像氯化铵之类的，就会让能量提升，最终促使质量也有所提升。

氯化铵别名“电盐”

值得一提的是，这之中缺失或者增加的质量其实都是非常少的，可能都在小数点的后几位徘徊。因此倘若在宏观的视野下看待一斤盐与一斤水的结合，而实验条件优势绝对密闭，那么最终的结果确实是两斤。但是如果从微观的视角来看待的话，确实还是有变化的。

如此看来，具体得出什么样的结果其实取决于我们是从哪种视角去看，在不同的视角下，最终总重的克数是不一样的。不过，可能也有人不理解，认为这二者从理论上来说完全就是相悖的。

盐水也要“具体问题具体分析”

那么，质能方程是不是真的否定了质量守恒定律和能量守恒定律呢？

质能方程与质量守恒定律

质量守恒定律作为自然界的基本定律之一，其地位是毋庸置疑的。但是它有一个前提，就是要在与周围隔绝的物质系统当中，才能保证总质量不变，因此咱们在上文中才会多次提到绝对密闭。

质量守恒定律主要包括三种守恒，第一种是物理变化质量守恒，第二种是化学反应质量守恒，第三种则是核反应质量守恒。

质量守恒定律示意图

该定律是俄国科学家罗蒙诺索夫在1756年时发现的，最初叫做“物质不灭定律”。到了20世纪时，德国和英国的化学家又进行了相关的实验，对其进行了进一步的确认。

实验结果显示，化学反应前后物质的质量变化小于千万分之一，这个误差在实验当中是被允许存在的。因此，质量守恒定律有了科学实验的基础。

当然，在这之后人们还得出了能量守恒定律、电荷守恒定律等等。

质量守恒定律的验证实验示意图

从质量守恒定律的情况来看，它是明显早于爱因斯坦的质能方程的，并且也经过了无数科学家的反复验证。

可是爱因斯坦在1905年发表的《关于光的产生和转化的一个启发性观点》当中根据狭义相对论和洛伦兹变换，提出了质能方程，这一极具开创性的理论，一度让人们搞不清楚它和质量守恒定律到底哪个更科学。

科学巨匠爱因斯坦

实际上，我们不能从二者表面上的一些“针锋相对”就去判定它们处在对立面，因为从本质上来说质能方程是在更为宽泛的领域揭示质量守恒的正确性。就像咱们在上文中说的一样，质能方程聚焦的是微观领域。

就以核反应为例，它释放出的核能其实是原子核静止能量的一部分。简言之就是这个核能转化成了发射粒子的动能和势能，最终还是实现了能量守恒。

核反应现象示意图

至于核反应前后出现的质量亏损，其实是由于发射的微观粒子高速飞出使质量增大，而这个质量就是原子核的质量亏损，因此从本质上来说，总质量依旧守恒。

因此，质能方程其实就是把质量和能量的关系进行了详细表达，它本质上并没有否认质量守恒定律，更没有违背这一自然界基本定律。

自然界中物质的质量都是守恒的

也难怪，懂的人都说爱因斯坦是旷世奇才，对世界科学的进步贡献巨大。就单纯以质能方程来说，他就将经典力学当中相对独立的质量守恒和能量守恒完美地融合在了一起，充分反映了物质和运动的统一性。

当然，一个正确的理论想要等到验证是要经过反复实验的，质能方程所聚焦的更微观的层面更是如此。

微观粒子世界构想图

比如在传统的粒子物理学模型当中，质子和中子都被更小的夸克组成，而夸克周围环绕着胶子，而胶子的质量是0，夸克质量仅占质子和中子的5%，在这种情况下人们无法理解95%的质量为何就凭空消失了。

后来美国《科学》期刊上发表了一篇论文，指出剩下的质量来源于夸克和胶子之间运动和相互作用所产生的能量。

粒子结构示意图

这就代表，一切正如爱因斯坦所言。有人可能会说这不是在原子弹制造的时候就被证实了吗，为什么科学家在几十年之后还在研究这个。这是因为在亚原子粒子的层面，想要证明质能方程是很困难的。

“此前，这个公式一直是假说”，法国国家科学研究中心在一份新闻稿中自豪地宣布，“现在这个假说终于首次得到了证实。”

次原子粒子（亚原子粒子）示意图

或许大家也想不到，在一斤盐和一斤水相遇后是否会得到两斤总量的问题上，竟然能引出这么多玄妙的理论。只能说，这世界还有更多的东西等着我们去开拓，在探索的过程中，我们要学会转换视角和思想。