什么是能量？

戴榕菁

在网上找了一圈之后，发现除了本人之外，费米实验室的林肯博士是唯一一个承认亚原子内的质量是由动能与势能共同贡献的。

这意味着当今物理学界最引以为骄傲的基本粒子的标准模型出错了！而导致这里的错误的基本原因显然是两个：1）在标准模型中运用了狭义相对论；2）文明象牙塔顶端的物理学家们居然不清楚能量的意义是什么！

这可又是一个大新闻！

那么能量的意义到底是什么呢？答案很简单：到中学物理课本上去找！当你翻开中学物理课本找到能量那一节的时候，你一定会看到有关能量的定义为：做功的能力或物体保持原有运动的能力也就是让运动停止所需要的功。势能就是某种力的做功的能力，而动能则是让运动停止所需的功也就是物体保持原有运动的能力。由于能量的守恒与转换，这两者之间存在一种等价性。

在前面三篇文章（再谈狭义相对论对质量概念的干扰，用狭义相对论计算质量背后的一个梦想，连这都是一笔糊涂账，能推就推的现代物理学。。。。）中我提到，亚原子内的动能一定要与势能相平衡才行。为了更好地理解这一点，现在来看一个中学物理测验的题目：假设有一个小球在与一个固定的大球（比如太阳）之间的引力的作用下绕大球做等势能的圆周（偏心率为0）运动，它的势能为1焦耳，请问它的动能是多大呢？

首先，根据上述的能量的意义，不需要具体的计算我们从哲学上就可以得出结论说：所需的动能也是1焦耳。这是因为势能是大球所具有的能拉住小球所需的力量，而动能则是小球挣脱引力的能力。假如动能大于势能，那么大球就拉不住小球，假如势能大于动能，那么小球就会被拉向大球，因而无法维持固定的势能。

对于那些不相信哲学的人，我们可以运用中学课本的知识来计算一下：

令小球质量为m，大球质量为M，小球速度为v，两球心距离为H，则

小球的向心力为mv²/H = GmM/H²， mv²=GmM/H

而小球的动能T=mv²/2, 势能V=GmM/(2H)

 T = V. 证毕

当然，在亚原子内我们遇到的情况与上述的引力的例子不完全相同，因为人们发现夸克间的强作用力的特点是在一定的范围内距离越大力越大然后就维持一个巨大的量，而且当两个夸克间的距离增大到一定程度后，就产生了一对正负夸克，而不是简单地将原来的两个夸克分离了；相应地，不会出现单独夸克动能大于势能的情况。但是，这不等于说当动能小于势能时两个夸克间的距离不会坍缩，因为只要两个夸克之间有引力存在，而它们各自又不具备可以平衡引力的动能，它们的之间的距离一定会坍缩。不仅如此，当两个夸克之间的距离在引力作用下缩小时，它们之间的距离应该是会加速坍缩的，这是因为它们之间不存在排斥力。

上述的分析是基于对能量概念的基本理解所进行的。

假如有关标准模型的量子力学不能满足上述有关能量的基本特性，那么它一定存在问题。对于这一点，我比对于能量是否守恒更加确定------这是因为能量可以不守恒，但是假如上述分析中所依据的能量的基本概念错了，那么标准模型就错的更厉害了，因为标准模型正是“出错”的能量概念上建立的。

所以说，根据上述讨论，只要人类目前所拥有的有关能量的基本概念是对的，基本粒子的标准模型就错了；万一人类目前所拥有的能量概念是错的，那么基本粒子的标准模型就错的更厉害了！

[慕容青草]

再来加一点混乱：

直到今天，在有关夸克的实验结果（不是理论，而是实验）上居然还有两派言论：

其一声称夸克之间的链接是不可能被打破的，在实验中得到的都是夸克Jets，而不是自由夸克。

而另一派，包括大名鼎鼎的欧洲CERN则声称自上世纪90年代他们就已经在实验中得到具有自由夸克和胶子的浆体（Quark Gluon Plasma)。。。

你看，当科学家们信誓旦旦地说实验最可靠的时候，连已经有几十年历史的实验结果都众口不一。。。。。

[慕容青草]

看到网上有半吃瓜群众解释为什么亚原子内质量只和势能有关而与动能无关，其理由是在量子力学中夸克的速度是不确定的-----这纯属胡说八道。。。。考虑到那是在reddit讨论群中的半吃瓜的就不用对这种言论太认真了，因为他显然不知道在海森堡测不准原理中速度与位置是成对的，所以动能与势能的测不准程度是没区别的！！！！

标准模型在陈述上显然出了问题，不过回到我最初在“狭义相对论带来的质量概念的混乱。。。。”一文中所说的，目前来说这个错误对于粒子物理学家们来说恐怕仍是无关紧要的，因为他们既测不出夸克的速度，也测不出夸克的势能，连夸克是什么样的都不知道，完全只是一种基于数学模型的猜测而已，所以本文所指出的错误目前来说仍属于是他们在对与亚原子质量的解释的层次的错误，还完全没有能力使得这种错误影响到他们的实验与数学推导。。。同时另一方面，由于对于动能的解释马上就面临洛伦兹常数带来的挑战，而对于所谓的胶子力的势能的解释可以云山雾罩的，没人知道他们在说什么，就干脆捡容易的说了。。。。而其他的包括大学教授和量子物理畅销书作者在内的科普人员就肖唱曹随地跟着把亚原子量说成是只有势能没有动能的贡献了。。。。。

但是，由于这是一种基本概念的错误，是表明他们对能量概念的理解缺陷，如果他们现在不纠正这个错误，不但误导包括专业物理人员在内的全民，而且将来一定会对他们的具体实验与计算产生不好的后果。。。。。

[慕容青草]

忘了提一句一个怪相：如果你搜索夸克的速度，你会发现一堆结果，而且或是说夸克以接近光速运动，或干脆就说夸克实际以光速运动（practically moving at speed of light)。。。但如果你搜索亚原子的质量，则人们一下子似乎都忘了夸克还会运动。。。与此同时所有的人又都用狭义相对论来分析亚原子的运动，似乎忘了按照狭义相对论，接近光速的运动的能量是接近无穷大的。。。。

如此的逻辑混乱不一致实在少见。。。。。。