因为能量只是物质的一个属性,所以“能量如何转化成物质”这个说法并不严谨,笔者窃以为,题主想问的应该是“能量如何转换成质量”。根据爱因斯坦的质能方程,质量和能量都是物质的属性,它们之间是可以相互转化的,具体表现在物质吸收了能量就增加了质量,亏损了质量就释放了能量。
关于能量转化为质量的现象,其实是真实存在的,下面我们就来看一看。
质能方程式为 E = mc^2(m为物质的质量,c为光速常量),可以看到该方程式中的光速常量是一个很大的数值,那么很显然,光速常量的平方是一个更加巨大的数值。因此我们可以得出一个结论,即只能在能量变化非常大的现象里,我们才可以观测到比较明显的质量变化。
由于质量转成能量是一个放能过程,只需要一点点的质量就可以释放出巨大的能量,所以我们就可以轻易的观测到。而要让这个过程逆转,就必须要非常大的能量,才能转成我们可观测到的质量,下面举例说明。
广岛原子弹释放了约1.3万吨TNT当量的能量,而在这个过程中,只有约0.9克的质量转成了能量。反过来看,假如我们想通过能量转成质量方式,得到0.9克的质量,就需要无损耗地吸收1.3万吨TNT当量的纯能量!
即使我们可以制造出如此高的能量,以现在的科技水平,我们也不可能将这么多的能量集中起来。这就是日常生活中,我们没有观察到能量转成质量这种现象的根本原因。但没有观察到并不代表不存在,其实在自然界里,这种现象是很常见的,只是我们观测不到罢了。
看到这里,可能马上就有人要提出反对意见了,因为大家都知道光合作用只是植物将太阳能转化成了化学能,其中并没有质量变化的。但事实上并非如此,研究表明,在光合作用的过程中,植物除了将太阳能转化成化学能以外,还直接吸收了极少的太阳能,这些太阳能就转成了质量。
虽然这部分质量非常非常小,但是由于地球上的植物众多,所以其总量也变得比较可观了。根据相关计算,科学家估计平均每一年,地球都会因为植物的光合作用而“增重”33吨左右。
除此之外,科学家也在实验中发现了将能量转成质量的现象,比如具有高能量的光子可以原子核场附近直接转化为正负电子对,又比如在粒子对撞机里的高能粒子在对撞时,也可能“凭空生成”有质量的粒子。
总的来讲,质量和能量是完全可以互相转化的,在遥远的未来,如果人类掌握了随意操控能量的方法,那么人类就可以通过能量创造任何想要的东西,笔者窃以为,这可能就是传说中“神级文明”的境界了吧。
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