大学力学物理附件-质量及其起源.ppt

质量及其起源
什么是质量？
惯性质量和引力质量是一回事吗？
3.质量守恒吗？
4.质量的起源---我们从哪里来？

部分内容摘自：
曹则贤，质量与质量的起源《物理》37卷,355页(2008)1.什么是质量？
质量是物体所含物质多少的量度(物理学名词字典)。
按Newton第二定律：f=ma，“质量是把施加在物体上的力和所引起的加速度联系起来的一种特性。”(Halliday第六版)
---没有质量的物体不知道怎样运动！
在一般教科书中它定义为：物体运动惯性的量度，或称惯性质量。是通过动力学测量的。
按Newton的万有引力定律：f=Gm1m2/r2,质量是物体引力大小的量度，称为引力质量。是通过静力学测量的。按Newton的描述：质量（物质的量）为物质的密度乘上其体积。
这个说法看上去也许太简单了，但其实大有深意：
(1)它指明物质在量上的区别在于其致密度(density）；
(2)物质的量是体积那样的广延量，即质量具有可加性。

质量相加性在一些文献(如诺奖得主Wilczek)中，被誉为牛顿第零定律。以上是经典物理学对质量的描写。
Einstein用能量来描写质量---质能关系
Einstein的质能公式E=mc2可以写成：
m=E/c2，
后者表示可以用能量来解释质量。
事实上Einstein一开始就知道这一点，他在1905年的论文所用的题目是：“物体的惯性是否依赖于其所含的能量？”，并导出了m=E/c2而非E=mc2。
Einstein考虑的是基本物理学而非原子弹。2.引力质量和惯性质量---相对论等价原理
惯性质量和引力质量是一回事吗？
当惯性质量和引力质量成正比时，我们总可以选取它们的量度标准，使二者相等。但物体的引力质量是不是就是它的惯性质量呢？或者说，惯性是否就是引力的源泉呢？
当然不是。惯性是物体抵抗外力改变其机械运动状态的本领，引力的源泉是物体产生引力场的本领，它们是物体两种完全不同的属性。
Einstein曾以地球和石头间的引力为例，来说明引力和惯性是两种完全不同的物理属性。他说：“地球以重力吸引石头而对其惯性质量毫无所知．地球的‘召唤’力与引力质量有关，而石头所‘回答’的运动则与惯性质量有关。”既然惯性和引力是两种不同的属性，而它们之间却存在严格的正比关系，是否它们是物体同一本质在不同方面的表现呢？
回答是肯定的。广义相对论指出，物体的惯性和引力性质产生于同一来源。在广义相对论中，有一些参量一方面表现为物体的惯性，另一方面又自然而然地表现为引力场的源泉。3.质量守恒吗？
经典力学里关于运动的第零定律是质量守恒!
(由于它过于基本所以牛顿没有明确指出!)
物体的质量被认为是独立于它的速度和任何施加于它的外力的，总质量既不产生也不消灭，只是在物体相互作用的时候重新分配!
(如今我们知道这种说法并不十分正确!)4.质量的起源---我们从哪里来?
物质的质量来自原子，原子质量主要来自核子（质子和中子），核子由夸克和胶子组成。而由夸克组成的基本粒子可以有不同的质量。等待LHC(大型强子对撞机)寻找到HiggsBosonHiggs玻色子被认为会出现在宇宙大爆炸之初，以后会瞬间消亡。但我们仍未在宇宙中找到它。
LHC最近很快就会运行，寻找Higgs玻色子是其研究目的之一。但是要得到确切结果，可能须等待几年。因为LHC会产生海量数据，达每年15PB(即1500万GB)。这种规模的数据分析不能在个人电脑上运行。CERN正在开发将世界各地的主要计算中心连接起来的计算网格。Thankyou!