要弄清楚物质的本质属性,首先要弄清什么是物质。
在哲学范畴,物质是与意识相对应的一个存在。表述为物质是不依赖于意识,又能够为人的意识所反映的客观实在。
何为客观实在?就是你承认不承认,它都在那里。
在哪里?就在我们身边,包括我们自己。
大到宇宙星球星系,中到我们看到的万事万物、人兽草木、水和空气,小到原子质子基本粒子,都属于物质的范畴,除此之外,光和电磁场也属于物质的范畴。
物质在我们世界的表现形式多种多样,囊括了宇宙中一切实物和场。
但说到物质的本质,我们不能说一个人的本质,也不能说一根草的本质,或者一两个星球的本质,二是所有物质都具有的内在本质,就是它们最基本最共性的东西。
这就是小到基本粒子,达到宇宙万物的根本属性,是从娘胎里带来的,也是不以人的意志为转移的,你承认它或不承认它,它都在那里。
那么,一切物质最根本属性是什么呢?就是运动,只有运动才是物质的本质属性。这个世界上没有不运动的物质,而时间和空间就是运动着的物质的存在形式。
我们看到的一个人、一张桌子、一堆牛粪都是物质,乍看起来,一些物质好像没有运动,但其最小的组成单元都是原子,这些原子永远在不停的运动,就导致了物质的新生和衰败,事物的不同变化。
这个世界上没有不朽的事物,一切都在变。但在事物发生发展的某个过程,为了衡量事物的阶段性,我们可以把事物确定为短暂的不变或相似而已,这就是哲学中说的事物具有相对静止性,任何物质和事物都是在相对静止和绝对运动中不断前行,不断完成量的积累和质的突变的。
在这里,时空通讯还想说说物质的另外一个属性,这就是物质的物理属性~质量。
质量同样是任何物质拥有的一个根本属性,由于物质运动的基本属性,因此物质质量是由运动引起的,因此没有运动就没有质量。
我们已经知道任何物质都是由原子组成,而原子是由中子和质子组成的原子核和核外电子组成,电子和原子核每时每刻都在互动着,这种运动才产生了质量。
光子没有静质量,但光子从来也没有停止运动,因此它是有动质量的。
可以说质量与运动是相互依存的,有运动才有质量,有质量才有物质,质量就是物质,没有质量就没有物质。
而质量又有了两个根本属性,那就是惯性和对时空的扰动。惯性是质量的根本属性,凡有质量的存在就有惯性存在。何谓惯性?准确的表述就是:物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。
不管是一个人还是一块石头,一个星球都有这个属性。
惯性是物体固有的属性,主要表现在对其运动状态变化的一种阻抗程度。比如一块石头,其坐落在地上某个地方,没有任何力加诸其上,它就会保持那种状态,这就是它的惯性。如果你要移动它或者抛远它,就必须用力去搬或者使劲扔出。
如果扔出的石头前方没有任何力的阻扰,这块石头就会一直匀速直线向前飞去,就像现在飞得最远的人造天体旅行者1号,完全凭着已经形成的惯性速度在飞,太阳加诸其上的引力影响已经很小了,所以它的速度基本不会变化。
但在地球上扔出的这块石头,受到地球引力和空气阻力的影响,很快就会呈抛物线重新掉落到地面上,这是因为地球引力和空气阻力大于这块石头惯性的阻抗程度。
地球围绕着太阳公转,也是惯性使然。地球本来是在做着匀速直线运动的,但由于太阳引力改变了它运动的方向,向心力和离心力的平衡,形成了地球公转轨道。
这就是惯性。惯性大小只有唯一的一个度量,就是质量,质量越大惯性越大,要改变其阻抗力的力度需要越大;反之,质量越小惯性越小,改变其阻抗力的力度就越小。
在平时的生活中,我们都有这方面的体验。实际上,我们在宏观活动中所有的运动,不管是飞机飞行,还是动车前行汽车奔驰,还是搬运物体,都是在通过力与物体的惯性和地球引力、空气阻力抗衡。
再来说说质量对时空的扰动,这是质量的有一个基本属性。是爱因斯坦在牛顿力学基础上的一个飞跃。
牛顿的质量观是与时空脱节的,而爱因斯坦认为,凡有质量的地方,时空都会受到扰动,这种扰动是与质量大小成正比,与距离成反比的。
不管是一个粒子,还是一个星球,都会对时空产生扰动。质量对时空的扰动结果,是质量周边形成时空陷阱和漩涡,表现出来的现象就是万有引力。这样就揭示了万有引力现象的本质是质量对时空的扰动。
万有引力是四种基本力中最小的力,因此在小物体之间引力表现得很微弱,难以度量;在大天体之间就表现就比较明显了。
万有引力相互作用的大小,同样遵循以作用双方质量乘积成正比,距离平方成反比的规律,其计算公式为:F=GMm/r^2
即万有引力等于引力常量与引力作用物体质量的乘积,除以它们之间距离平方。公式中的M和m代表发生引力之间的大小物体(天体),G为引力常量,其值约为6.67×10^-11N·m^2/kg^2。
从以上分析可以看出,物质的质量属性是极其重要的一个物理属性,是物质量的度量,它不同于重量。
重量是物质对重力大小的反应,是受引力作用向下的一种标度,不同重力条件下物质有不同的重量,比如在地球上1公斤的东西到了月球只有1/6公斤;而质量是物质量的度量,这种度量在任何条件下都是不变的,质量用天平计量,一千克棉花和一千克黄金在任何重力条件下都是一样的,天平两边都是同等的,到了月球或哪个星球都一样。
质量是守恒的,在化学反应中,物质做出改变,但质量不会减少也不会增加。
物体质量还是其所含能量得度量。爱因斯坦提出了伟大的质能方程,揭示了物质质量和能量的关系。这个关系的表示式为:E=MC^2。其中E为能量,M为质量,C为光速。
这个公式还揭示了质量和能量可以转换,质量和能量是等价等效的,物质蕴含的能量是巨大的,根据公式计算,1克物质中蕴含的能量有90000000000KJ。
但要激发出物质中的全部能量是极端困难的,目前人类已经掌握的最高级能量转化技术是核聚变,这种方式的能量转换率可以达到0.7%,也就是1克物质中能够转化出7毫克的能量,即便如此,我们看到了氢弹爆炸的威力,这个威力就已经十分惊人了。
但核聚变的可控性还在研发中,因此还无法服务社会。可控核聚变的突破和商业化运行,将完全缓解目前人类遇到的能源危机,人类文明发展将进入一个新的阶段。
理论上最完美的质能转换是反物质与正物质的湮灭。反物质遇到正物质就会在瞬间湮灭,湮灭的过程就是释放出物质100%的能量。
这样1克反物质与1克正物质撞在一起就会产生出180000000000KJ能量。这个反物质可不管是遇到了金子还是棉花,都一样完全释放出同等质量的全部能量,金子和棉花在质能上是等价的。
这个能量有多大呢?相当于43000吨黄色炸药的威力,也就是约3颗多广岛原子弹同时爆炸的威力。这就是2克质量所蕴含的能量。
说了这么多,我想该把物质的基本属性说明白了吧?
再梳理一下,物质的本质属性就是运动,没有不运动的物质;物质的运动产生了质量,而质量的本质是惯性和对时空的扰动;质量是守恒的,质量又是能量的度量,因此质能可以转换,质能守恒。
就是这样,欢迎讨论。
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