[S02] 032 能量与质量的转换

一、装满数据的硬盘比空的硬盘更沉吗？

1、在计算机等级考试中，装满的盘和空盘是一样沉的，而实际上具体谁沉要看用的是什么硬盘。

2、使用HDD的磁盘，装满的时候和空盘质量一样，因为他们的区别只是其中磁筹的方向，而如果是SSD的话，装满的磁盘确实更沉一些，因为在浮删存储了电子才代表有数据存入，这部分电子增加了质量。

二、化学变化中质量变化极其微弱

1、以1000瓦功率燃烧煤炭8小时，发热的总量相当于百万分之一克的质量转化为能量，这么微小的质量变化很难被发现，直到1905年相对论的诞生。

2、物理学家们谈及微小粒子的质量时多用（能量/光速的平方）来表示质量。一个氢原子因为电子运动状态不同而导致的能量最大变化是13.6eV/光速平方。

3、电子伏特（eV）是能量的单位，代表一个电子在1伏特电压下运动，动能提高的幅度。

三、物理学家的自豪感从哪儿来

1、在一些物理学家眼中，化学在某种意义上是物理学的一个子分支。化学是研究两个原子逐渐靠近，而又不会靠的太近的一门科学而已。

2、著名物理学家泡利的妻子在结婚后不到一年移情别恋，两个人的离婚并不是造成泡利懊恼的主要原因，而是因为吸引他妻子的是一位不知名的化学家。

3、物理学家卢瑟福在安慰泡利时，用“科学之有两类，一类是物理学，一类是集邮”，来形容其他学科的知识体系没有量化的理论。

四、核裂变还能测年龄

1、铀元素自然放置下原子核都不会稳定存在，会以一个稳定速度逐渐放出质子，最终变成铅。大约需要经过45亿年，有铀238中会有一半的原子发生变化，这45亿年就是铀238的半衰期。

2、因为锆石晶体中的原子和铀在化学价位，与离子尺寸上非常接近，铀可以取代锆石晶体中的原子，而铅的化学价位不同，所以不会在锆石生成过程中嵌入其内，所以一切锆石中的铅都是由铀衰变而来，铀238的半衰期是45亿年。目前人类发现的最古老的岩石年龄45亿年就是在锆石中发现的。

3、核裂变是维持地球内部不断发热，产生地震、火山能量的重要来源，虽然每1克的地球物质中只有百万分之三是铀，但他对地球山川、河流形态的形成非常有用。

五、核聚变产生巨大能量

1、当两个原子互相靠近，距离接近一个质子直径的范围，电磁力就不再是主要作用了，这时候需要用强相互作用力来描述那时候发生的事情。这也是强相互作用力作用的范围。非常短的距离，但非常强烈。

2、两个质子撞在一起后其中一个会变成中子，同时放出一个正电子和一个中微子，最终留下一个氘核。这就是典型的核聚变反应，在绝大部分恒星内部进行的就是这样的反应，包括太阳。

3、上面一条过程中放出的能量是50万电子伏特，而一个氧原子和两个氢原子反应后放出的能量是6电子伏特，所以核聚变的反应比典型的化学反应剧烈8万倍，这是一个超高效的把质量变成能量的过程。太阳每秒钟会利用这个过程损失400万吨质量。

4、恒星之所以可以维持稳定的外形尺寸，也是因为核心内部有强烈的往外顶的力，这个力和外面所有物质因为引力作用坠落的力互相平衡。但恒星末期，氢原子都用光的时候，外形会大幅坍缩。核心从氢变成氦，铍，碳，等等，最后会变成铁。这就是一种典型的白矮星。

5、如果恒星质量特别巨大，铁核还不是最终形态，铁的电子还会被压缩到原子核里，这时候恒星会被外层物质压缩成中子星。如果太阳这样质量变成中子星，那会变成一个直径5公里的星体。密度超级高。

六、大型强子对撞机

1、人们为了模拟在超高温高压条件下粒子的行为，会观察太阳发射出的粒子，但观察继续发展，太阳来的信息已经满足不了要求，于是人类开始建造对撞机，让质子和质子以更高的速度撞在一起，这就是大型强子对撞机诞生的初衷。

2、世界上最大的对撞机在日内瓦，欧洲核子研究组织CERN的LHC大型强子对撞机。它在地下100米，一圈周长26公里，1994年开工，2008年第一次运行。

3、LHC曾经宣布有可能发现了比质子重800倍的新粒子，这引起了所有物理学界的高度关注，但最后那只是随机起落的噪音，没有发现任何新物质。

4、中国也在计划建造更大型的强子对撞机，但在这个问题上，数学领域的绝对大牛丘成桐和物理领域的绝对大牛杨振宁发出了不同意见。

5、杨振宁反对建，丘成桐赞成建，负责这个项目的高能物理所中也有部分物理学家反对建，这是一个持续发酵的争论，我们会一直关注。