在众多科普材料中，我们经常听到核聚变是质量转化为能量的过程，这似乎验证了爱因斯坦的质能等价理论。然而，近年来有声音指出这种说法并不准确，认为核聚变并没有将质量转化为能量。原因在于核聚变过程中，粒子的数量并没有减少。例如，当两个氘核（氢的同位素，由一个质子和一个中子组成）发生聚变时，它们会形成一个氦核，而氦核由两个质子和两个中子组成。在这个过程中，核子的数量并没有变化，组成核子的夸克数量也没有变化，因此质量并没有转化为能量，而是释放了结合能。

这种观点认为，核聚变释放的能量实际上来自于结合能，即两个氘核聚变成氦核时质量的减少，实际上是能量的释放。但有人可能会问：结合能不是使核子结合在一起的能量吗？为什么结合后质量反而减少了？难道结合能是负能量？

实际上，这种疑问源于对结合能的误解。如果用另一个术语来描述，即分离能，可能就不会有歧义了。分离能指的是将氦核重新分离成两个氘核所需的能量。根据能量守恒，分离能等于结合能，也就是说，在不考虑原子核动能变化的情况下，两个氘核聚变时释放的能量等于将它们重新分离所需的能量。

在明确了这些基本概念之后，让我们探讨结合能是否应该被视为质量转化为能量，还是一种能量转化为另一种能量。我个人认为，这是质量转化为能量的过程。如果我们忽略动能，两个氘核在反应后的质量确实减少了，生成的氦核的质量比两个氘核分开时的质量要少，这就是所谓的质量亏损。在忽略动能的情况下，反应前后的质量都是静质量，即惯性质量，我认为这就是氘核的质量转化为了能量。

如果我们不同意这一点，那么“反物质湮灭中质量100%转化为能量”的说法也是错误的。因为一个质子的质量中，只有约1%来自于组成它的三个夸克，其余大约99%来自于束缚夸克的胶子的束缚能和夸克自身的动能。换句话说，质子的质量中有99%实际上来源于能量。如果按照上述标准，结合能不算作质量转化为能量，那么反物质湮灭也不能称为质量100%转化为能量。

然而，反物质湮灭中质量100%转化为能量已经是科学界的共识，因此，按照这种逻辑，核聚变的质量亏损就是质量转化为能量。（反物质湮灭，图片来源：vocal.media）

当然，这种观点也需要面对费曼先生的反驳，因为他也是持这种观点的……

最后，让我们探讨一下质量究竟是什么。上述争议的核心在于质量的定义，即结合能是否应该被视为质量。从质子质量的来源来看，我们所定义的质量实际上在很大程度上来源于能量，但这是原子和亚原子粒子的质量来源。那么，基本粒子的质量又是如何呢？在量子力学中，基本粒子的质量来自于与希格斯场的相互作用，但本文讨论的是相对论的质能关系，因此我们需要从相对论的角度来探讨质量的本质。（质能方程）

1905年，爱因斯坦发表了五篇具有里程碑意义的科学论文，其中两篇是关于狭义相对论的，第一篇研究了运动物体与时空的关系，第二篇则是本文讨论的质能关系。当时，爱因斯坦得到的质能关系并不是我们常见的E=mc²，而是E=△mc²，其中△m代表质量的变化量。在那个时代，还没有发现反物质湮灭等物理过程，所考虑的都是质量的变化量。（质速关系）

直到1932年，狄拉克预言的反物质被发现，它与普通物质完全湮灭的特性，使人们对质量与能量有了更深的理解。但直到相对论质能关系发现40年后的1946年，爱因斯坦才正式将质能关系修正为E=mc²，这个修正后的质能关系可以理解为：质量是能量的一种特殊表现形式。从相对论力学的角度来看，质量就是能量的一种特殊形式。我的进一步理解是：物质只是能量的一种特殊形式，当能量以相对静止状态出现时，它就表现为质量，并具有惯性。

 

 

 

 



                                        
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