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物质的存在和来源既是一个科学问题,也是一个哲学问题,科学和哲学的基本问题符合科学哲学来源论的等效原理。在某种意义上讲,物质的存在和来源是一个哲学问题,而质量的存在和来源是一个科学问题。物体的静止质量基本上是不变的,而物体的运动质量是可变的,比如:电子的静质量为9.x10的31次方Kg,而电子的运质量是静质量的若干倍。物体的动质量和物体的运动速度呈正向变化的等效关系,也就是说,物体质量随运动速度的增大而增大,随运动速度的减小而减小。历史上的科学家首先在实验中发现了物质质量的变化现象,然后从理论上解释了物体的质量与运动速度正向变化的相互关系。
年,德国物理学家考夫曼在实验中用镭元素放射出β射线,他最先发现了电子的质量随速度变化而变化的现象,当电子速度接近光速时,它的质量急速增加。年,爱因斯坦发表了具有“物理学革命”色彩的狭义相对论,论文指出了物体质量的可变性质,物体质量随物体运动速度的增大而增大,比如:28亿电子伏特电子的动质量是静质量的8.77倍,亿电子伏特电子的动质量是静质量的倍。在物理科学发展史上,既存在先有实验观测后有理论求证的情形,也存在先有理论预测后有实验证实的情形,电子运动质量的可变性是先在实验中观测的,而正电子的存在是先在理论中预测的,这说明先有实验后有理论和先有理论后有实验的两条物理学发现路径符合科学哲学逻辑论的等效原理。
物体静止质量的不变性和运动质量的可变性符合物理哲学反等效关系的悖论原理或悖论关系的反等效原理。物体质量在经典物理学中是一个不变性的物理量,现代物理学引入了运动质量的概念,依据相对论物理学的解释,物体质量是一个随运动速度变化而变化的物理量。宇宙中的物质分为普通物质和“暗物质”两大类,普遍物质是能通过电磁波或光波观测到的物质,而“暗物质”是不能通过电磁波或光波观测到的物质。量子力学对普通物质的质量来源有两种解释,一种是希格斯机制的作用,一种是量子色动力学概念的强相互作用。有些物理学家认为,物质通过希格斯机制获得的质量占到普通物质的5%,而通过强相互作用获得的质量占到普通物质的95%。
可以将物质的质量来源转化为原子的质量来源问题,物质的最小单位是原子;可以将原子的质量来源转化为质子核的质量来源问题,原子核集中了99.9%以上的原子质量;同样,可以将原子核的质量来源转化为质子和中子的质量来源问题;将质子和中子的质量来源转化为夸克的质量来源问题,原子核由质子和中子组成,质子和中子由夸克组成,以上“从大到小”每一物质层次的转化都遵循了物理学的还原法,而还原法符合物理哲学转换论的等效原理或等效论的转换原理。经典物理学提出了物质和物质最小单位原子的质量不变属性,而现代物理的相对论提出了运动质量的可变性,现代物理的量子力学以希格斯机制解释了粒子质量的可变性,这说明相对论和希格斯机制对物质质量可变性的解释符合物理哲学变化论的等效原理。
一个顶夸克和一个底夸克的质量分别为3MeⅤ和5MeⅤ,一个质子由两个顶夸克和一个底夸克组成,如果一个质子的质量为3+3+5=11MeV的话,那么仅用希格斯机制可以解释质子的质量来源,而通过实验测算的质子质量为MeV,因此,希格斯机制为质子提供了质量少之又少,质子质量的绝大部分来源于量子物理的强相互作用。量子色动力学描述了夸克与夸克的强相互作用,根据爱因斯坦的质能方程式,强相互作用对应的非常高的能量以质子主要质量部分的形式表现出来。夸克与夸克的强相互作用为质子和中子提供的主要质量相当于不变的静止质量,而包括夸克在内的基本粒子的静止质量有很大的不同,这与希格斯场的作用机制有关,不同的基本粒子通过希格斯机制获得不同的质量,比如:夸克是“大质量”的粒子,而电子是“小质量”的粒子,两种粒子的质量相差了几个数量级。