世界上的电子总质量究竟是不是真的只有几十克吗

第二杯半价2023-04-23  19

       错误的是,世界上电子的总质量不能只有几十克。尽管单个电子的质量仅为911×10 ^ -31 kg,但是电子的总数非常大,因此电子的总质量将会很高。如果地球上电子的总质量只有几十克,由于质子的质量是电子的一千倍以上,那么地球上质子的总质量只有几十公斤(假设地球是电中性的),中子的质量也差不多是几十公斤(中子的数量和质量大致相当于质子)。由于质子,中子和电子构成所有物质,因此这意味着地球的总质量只有一百公斤,这与地球的总质量接近6000亿公斤这一事实严重矛盾。

           尽管地球由于太阳风的作用而被电离,但地球的电离度非常低,只有十亿亿(10 ^ -27),因此可以认为地球是电中性的。物质的组成通常由质子,中子和电子的三种粒子组成,质子带有正电荷,中子不带电,电子带有负电荷。因此,对于近似电中性的地球,质子数和电子数近似相等。尽管已知各个质子,中子和电子的质量,但是为了计算电子的总质量,必须知道质子与地球中子的比率。

               以质量比计,地球总质量的321%是铁,301%是氧,151%是硅,139%是镁,29%是硫,18%是镍,15%是钙和14 %是铝。其他元素占14%。对于具有更高原子序数的元素,子代数大于质子数。对于原子序数较低的元素,质子数和中子数基本相等。由于地球的元素组成是原子序数低的元素,因此可以认为质子数,中子数和电子数相等。单个质子的质量和中子的质量几乎相等,而单个质子的质量是单个电子质量的1836倍。据此可以计算出电子总质量占地球质量的00272%(1 /(2×1836 + 1)),因此电子总质量为163×10 ^ 21 kg,或者1630亿吨。

             因此,说世界上的电子产品加起来只有几十克是错误的。实际上,这里的几十克是指构成互联网的所有移动电子的质量。根据哈佛大学物理学家拉塞尔·塞兹(Russell Seitz)的说法,互联网上可能有75至1亿台服务器,每台服务器的功率在350至550瓦之间,因此总功率约为400亿瓦。由于硅逻辑电路的工作电压约为3伏,而1安培电流约为10 ^ 18电子/秒,因此,如果芯片的平均运行速度为10亿赫兹,则互联网将由约50克运动电子组成。 。如果您计算个人计算机的数量,该数据将是原来的三倍。

         但是,这个估计是在2006年做出的,现在已经超过10年了,并且Internet上的数据量已经大大增加了。在目前的水平上,互联网上运动电子产品的质量可能已经达到数百公斤

质量并不是重量,那质量是什么呢?

宇宙间大多数的物质都是具有质量的,在日常生活中,我们通常会把质量与重量混为一谈,我们认为质量和重量是同一种计量方式的两种不同称谓,实际上并非如此。对于生活在地球上的我们而言,生活中的确可以认为重量就是质量,但同时也必须要明白,在物理意义上,重量和质量是完全不同的两个概念。

生活中我们通常比较喜欢用“重量”来描述物体,那我们就先来说重量,重量并不是一个物体的本质属性,而是一个依托于重力而存在的概念。在不同的重力环境下,物体的重量是不同的。所以如果减肥的目的是要减掉重量,那非常简单,来一次月球之旅,你的重量就会变为原有的六分之一,因为月球上的重力只有地球的六分之一。

如果减肥的目的是要减掉质量,那就颇具难度了。

因为质量是物质的内在属性,并不会因周围环境的改变而改变,比如你自身的质量为100kg,那么无论是在地球上,还是在月球上,又或者是在完全失重的宇宙空间之中,你的质量都是100kg,这一点是不会改变的。

当然了,如果你真的到达月球之上,你仍然会感觉自己变轻了,因为我们对于自身体重的感知是基于我们所受到的引力作用,无论是对于我们自己,还是对于其它物体,我们能够直观感受到的就是重量,而无法直接感受到质量。有趣的是,我们经常使用的“kg”其实是质量单位,而重量的标准单位应该是“N”,也就是“牛顿”。既然质量是物质的本质属性,那么质量是从何而来的呢?

任何物质都是由更小的物质所构成的,但物质的质量并不等于构成该物质的所有物质质量之和。

这听起来似乎有些拗口,那我们就通过实例来进行说明。如果我们对一个物体进行不断分割,将会分成一个个原子,因为物体是由原子所组成的。但原子并不是构成物质的最小单位,原子本身又可以拆分为质子、中子以及电子。

电子属于基本粒子,也就是物质的最小单位,不可继续分割,而质子和中子还可以分割为夸克。两个上夸克和一个下夸克结合在一起就组成了一个质子。夸克作为基本粒子是有固定的质量的,既然如此,一个质子的质量就应该等于三个夸克质量之和,但实际上并非如此,二者不仅不相等,而且相差甚远,三个夸克的总质量还不及一个质子质量的百分之一。可是质子中除了三个夸克就在没有其它物质了,那么多出来的99%的质量是哪里来的?

其实质子中除了三个夸克,还有其它的物质,但这种物质没有质量,它就是胶子。

胶子和光子一样,是一种不具有静止质量的物质,它在质子中起着一种粘合剂的作用。三个夸克之所以能够结合在一起,是源于四种基本力之一的强核力,而这种强作用力就是通过胶子来传递的。胶子本身虽然不具有静止质量,但是质子的绝大部分质量却都来源于胶子。原因就在于胶子具有能量。

接下来的问题就简单多了,通过质能方程可知,质量与能量是等价的,所以一个质子的质量就来源于三个夸克的质量以及胶子所拥有的能量。我们知道了质子的质量是从何而来的,那么作为基本粒子的夸克或者电子,它们的质量又来自于何方呢?

电子为什么也会有质量?

无论是夸克,还是电子,作为基本粒子,它们本身都是没有质量的。而在宇宙中遍布着一种量子场,也就是希格斯场,电子在希格斯场中运动时会与希格斯玻色子发生碰撞,碰撞的结果就是以降低速度的同时获取了质量。

所以电子也好、夸克也好,它们的运动速度都低于光速。并不是所有的基本粒子都会与希格斯玻色子发生碰撞,像光子这样的规范玻色子就不会,所以光子没有质量,且速度保持光速不变。关于希格斯场以及希格斯机制,物理学家通过大型强子对撞机已经得到了验证。以上的内容只是从量子力学的角度,寻找质量在微观世界的起源,而质量在物理学中还存在着很多种不同的定义,比如物体运动过程中所产生的惯性质量就是一种等价于引力质量的存在。

电子有重量,电是现象没重量,电能有重量,电场没重量,电荷有重量。

当然,重量这个词不标准,凑合用。

意思就是电子,正电粒子……等等这些有实际的的东西是有质量的,但是他们带来的现象,表现形式,延伸思想,为了更好理解总结出的词……等等概念化东西比如电,电场……是没质量的。

简单举个例子:水分子有质量,水流没质量,水有质量,水花没质量,水实体有质量,水的概念体,水的表达形式没质量。

比喻可能不标准,反正就是这个意思。凑合听听就好。

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