所有的方程,我们用来描述宇宙,也许最著名的一个,E = mc²,也是最深刻的。它是100多年前由爱因斯坦首次发现的，它教会了我们许多重要的事情。我们可以把质量转化为纯粹的能量，比如通过核裂变、核聚变或物质反物质湮灭。我们可以从纯粹的能量中创造出粒子(和反粒子)。也许最有趣的是，它告诉我们，任何有质量的物体，无论我们如何冷却它，使它慢下来，或使它与其他物体隔离，它总会有一定的内在能量，我们永远无法摆脱。但是这些能量从何而来呢?这就是勒内·伯杰想知道的，他问:
E代表能量:在这种情况下，我们观察的粒子(或一组粒子)中包含的总能量。
m代表质量:我们考虑的粒子的总静止质量，其中“静止质量”是指粒子的质量不运动，不受任何已知力(万有引力、核力或电磁力)约束的质量。
c²是光速的平方:在这种情况下,转换因子,它告诉我们如何将质量(公斤)中我们测量能量在焦耳(测量)。
的原因,我们可以得到这么多能量的核反应是直接从这个等式,E = mc²。
即使我们只把一个公斤(1公斤)的质量转化为能量,事实上,c²[这是(299792458 m / s)²]一定意味着我们会得到相当于21.5吨TNT的能量的转换。这就解释了为什么太阳会输出这么多能量;为什么核反应堆如此高效;为什么受控核聚变的梦想是能源的“圣杯”;以及为什么核弹如此强大，又如此危险。
但是有一个快乐的一面E = mc²。它意味着存在一种形式的能量，无论你对它做什么，它都不会被夺走。只要它仍然存在，这种形式的能量将永远与它同在。这很吸引人，原因有很多，但也许最有趣的是，所有其他形式的能量都可以被移除。
例如，一个运动中的粒子有动能:与它在宇宙中运动有关的能量。当一个快速移动的大质量物体与另一个物体碰撞时，不管发生什么，碰撞都会产生能量和动量。这种形式的能量存在于粒子的静止质能之上;它是粒子运动固有能量的一种形式。
但这是一种能量形式，可以在不改变粒子本身性质的情况下被移除。通过简单地推动你自己，使你以与你所观察的粒子相同的速度(大小和方向)移动，你可以减少粒子的总能量，但只能降到某个最小值。即使你删除所有的动能,其静止质量能量,E = mc²定义的一部分,将继续保持不变的。
你可能认为这意味着你可以除去所有形式的能量除了静止质量能量，那么，
天辰测速网址对于任何系统。你能想到的所有其他形式的能量——势能、结合能、化学能等等——都是独立于静止质量之外的，这是真的。在适当的条件下，这些形式的能量可以被带走，只留下光秃秃的、静止的、孤立的粒子。在这一点上,他们唯一的能源会是他们的静止质量能量:E = mc²。
那么静止质量,m E = mc²,从何而来?你可能很快就会回答“希格斯玻色子”，它在一定程度上是正确的。在宇宙的早期，大爆炸后不到1秒，电弱对称将电磁力与弱核力统一起来，恢复为单一力。当宇宙足够膨胀和冷却时，这种对称性就会打破，标准模型中的粒子就会受到巨大的影响。
首先，许多粒子——包括所有的夸克和带电的轻子——获得了非零的静止质量。由于这些能量量子与希格斯场(一种弥漫宇宙的量子场)的耦合，许多粒子现在都有了非零的静止质量。这部分回答了这些粒子的能量从何而来:从它们的耦合到一个基本量子场。
但事情并不总是那么简单。如果你计算一个电子的质量，并试图基于电子与希格斯介子的耦合来解释它，你就会获得100%的成功:希格斯介子对电子质量的贡献正好给出了电子的质量。但是如果你试图用这个来解释质子的质量，通过把剩下的夸克和胶子的质量加起来，你就做不到了。短,事实上:相反的938伏/ c²的实际价值,你会得到的~ 1%。
该图显示了标准模型的结构(以一种显示键…[+]关系和模式更完整，更少的误导，比在更熟悉的图像基于4x4平方粒子)。特别地，这张图描述了标准模型中的所有粒子(包括它们的字母名称、质量、自旋、旋向、电荷以及与规范玻色子的相互作用)。，分别具有强、电弱两种力)。描述了希格斯玻色子的作用，电弱对称性破缺的结构，说明了希格斯真空期望值是如何打破电弱对称性的，以及剩余粒子的性质是如何改变的。
该图显示了标准模型的结构(以一种显示键…[+]维基共享的莱瑟姆·博伊尔和马杜斯
既然质子(以及其他相关的原子核)都是由夸克和胶子构成的，并且构成了宇宙中正常物质(已知物质)的大部分质量，那么肯定还有另一个因素。就质子而言，罪魁祸首是强大的核力。与引力和电磁力不同，强核力——基于量子色动力学和夸克和胶子的“颜色”属性——实际上两个夸克离得越远，核力就越强。
每个原子核由三个夸克组成，原子核中的每个核子由夸克之间交换的胶子连接在一起:夸克离得越远，这种类似弹簧的力就越强。质子的大小是有限的，尽管它是由点状的粒子构成的，这是因为这种力的强度以及原子核内粒子的电荷和耦合。
如果夸克能以某种方式释放出来，宇宙中的大部分物质就能重新转化为能量;E = mc²是一个可逆反应。在超高能量的情况下，比如在非常早期的宇宙中，或者在像RHIC这样的重离子对撞机中，或者在大型强子对撞机中，这些条件都被实现了，产生了夸克-胶子等离子体。然而，一旦温度、能量和密度降至足够低的值，夸克就会重新被束缚，
天辰登录官网这就是大部分正常物质的质量来源。
换句话说，即使有希格斯玻色子提供的非零静止质量，三个自由夸克也远不如把这些夸克结合成质子和中子这样的复合粒子那样有利。在我们的宇宙中，构成已知质量(m)的大部分能量(E)来自于强大的力，以及由控制带颜色电荷的粒子的量子规则所引入的结合能。
我们很久以前就知道的仍然是正确的:能量总是可以从一种形式转换成另一种形式。但这是有代价的:向系统注入足够的能量以消除额外的能量。对于之前的动能的例子，这意味着提高你的速度(作为观察者)或者粒子的速度(相对于你，观察者)直到它们匹配，这两者都需要能量的输入。
对于其他形式的能量，它可能更复杂。中性原子的质量比电离原子小约0.0001%，因为电子与原子核的电磁结合会释放出每个原子约10 eV的能量。由于质量引起空间的变形而产生的引力势能也起作用。即使是地球，作为一个整体，它的质量也比组成它的原子小0.00000004%，因为我们这个世界的引力势能总和为2×1032j的能量。
当谈到爱因斯坦最著名的方程,E = mc²告诉我们,一切与内在质量有一个基本的能量不能被任何方式。只有完全摧毁这个物体——无论是与反物质碰撞(导致能量释放)，还是向它注入足够的能量(仅对复合粒子而言，其基本成分保持不变)——我们才能将质量转换回某种形式的能量。
标准模型的基本粒子,这些粒子希格斯场及其耦合提供了能量,质量,m。但对于大多数已知的宇宙中质量,质子,中子,和其他原子核的结合能源自强劲的力量,给了我们大部分的质量,对暗物质m。?目前还没有人知道，但它可能是希格斯介子，某种形式的结合能，或者其他完全新奇的东西。然而，天辰登录天辰平台网址不管是什么原因，一定有什么东西在为这个看不见的物质提供能量。E = mc²确保仍然是正确的。