质量,能量及质能公式本质
胡 良 ,深圳市宏源清实业有限公司
摘要:对于孤立量子体系来说,不论发生何种变化(或过程),其总基本粒子数量始终保持不变。也就是说,任何变化(例如,化学反应,核反应等)都不可能让基本粒子消除,而只能改变其原有形态,体现为基本粒子不灭定律。
关键词:质量,能量,质能公式 ,光子,电子,质子,量子隧穿效应。
1质量及能量的含义
对于孤立量子体系来说,不论发生何种变化(或过程),其总基本粒子数量始终保持不变。也就是说,任何变化(例如,化学反应,核反应等)都不可能让基本粒子消除,而只能改变其原有形态,体现为基本粒子数量不灭定律。
对于孤立量子体系来说,虽然,能量的形式可相互转换;但是,能量本身既不可能凭空产生,也不可能凭空消失。
能量守恒定律的边界条件是时间平移不变性;对于不同的参考系(坐标变换),相对能量是可变的。
例如1,两辆相同方向,相同速度运动的汽车,其相互之间的动能是零;而,相对于路边的行人,汽车是有动能的。
例如2,相对于某人,一辆汽车离某人而去,另人一辆汽车迎向某人而来;这两辆汽车的动能属性是完全不同的。
2质能公式的内涵
质能公式体现了质量与能量有联系;但是,由于质量与能量的量纲完全不同,因此,质量与能量之间不可能相互转化。
对于一个孤立量子体系来说,基本粒子的总数是守恒的;而质量与能量等是基本粒子的属性;质量(绝对质量及相对质量)体现为孤立量子体系的惯性及引力属性,能量(绝对能量及相对能量)体现孤立量子体系的运动状态。
例如:对于一个光子来说:
光子的相对质量,相对质量与参考系有关,量纲,[L^(3)T^(-1)];光子的绝对质量(普朗克质量,惯性质量),绝对质量与参考系无关,量纲,[L^(3)T^(-1)]。
光子的相对能量,相对能量与参考系有关,量纲,[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)];光子的绝对能量(普朗克能量),绝对能量与参考系无关,
量纲,[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]。
光子的相对动量,相对动量与参考系有关,量纲,[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-1)];
光子的绝对动量(普朗克动量),绝对动量与参考系无关,
量纲,[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-1)]。
任何一个光源(场源)所辐射的光,其速度都是光速(C);真空中的光速(C)是最大的信号速度。
3量子隧穿效应的本质
量子隧穿效应是指,在位势垒的高度大于粒子(电子,质子及中子等)能量的情况下;电子(质子及中子等)仍然可能穿越位势垒的量子行为。
由于粒子束缚于原子核内,因此,粒子逃出原子核的位势需要极强的能量。可见,只能在外界条件激发下,才能产生量子隧穿效应。常见情况有,外界极强电场的影响;粒子通过吸收光子,然后再辐射光子的方式。
例如1,
冷发射(场致发射),施加极强的外电场于金属,可促成电子被发射。换句话说,在极强的外电场影响下,可改变原子内的束缚电子的库仑位势阱,导致电子可穿越该库仑位势阱。
例如2,
阿尔法衰变(α衰变)属于核裂变,可体现量子隧穿效应。阿尔法衰变(α衰变)是一种放射性衰变(核衰变);当发生阿尔法衰变时,一粒阿尔法粒子(α粒子)能够从原子核中辐射出来。由于, 阿尔法粒子(α粒子)是由2粒质子及2粒中子组成的;因此,阿尔法衰变发生之后,原子核的原子序减少了2个单位,而质量数减少4个单位。
值得注意的是,微观粒子(具有较小的普朗克常数)较容易出现量子隧穿效应;而宏观物体(具有较大的宏观普朗克常数)则很难出现量子隧穿效应。