63、中微子是物質還是能量?
你知道嗎--現代科學中的100個問題 作者：艾薩克·阿西莫夫 投票推薦 加入書簽 留言反饋
十九世紀的科學家曾經認為，物質和能量是兩種截然不同的東西。一切占據某一空間並具有質量的東西都是物質。
由於物質具有質量，它也就具有慣性，並且會對萬有引力場做出反應。至於能量則既不占地方，也沒有質量，但它能夠做功。後來人們又進一步感覺到，物質是由粒子（原子）所組成，而能量卻往往是由波組成的。
不僅如此，十九世紀的科學家還認為，物質是既不能創造，也不能消滅的，同樣，能量也是既不能創造，也不能消滅的。宇宙中物質的總量是不變的，能量的總量也是這樣。
因此，當時不但有一條物質守恒律，而且還有一條能量守恒律。
後來，愛因斯坦在1905年指出，物質是能量的一種非常集中的形態。質量可以轉化成能量，能量也可以轉化成質量。我們隻需要考慮能量守恒律就夠了，因為它已把物質包含在內。
事情還不止是這樣。到本世紀二十年代，人們開始清楚地知道，不應該把粒子和波當作兩種不同的東西而把它們相提並論。我們本來認為是粒子的東西，在某些方麵表現得像波一樣。而我們本來認為是波的東西，在某些方麵卻有粒子的行為。這樣，我們可以說有“電子波”，也可以說有“光粒子”——即“光子”。
但是，這裏仍然有一個差別。物質粒子相對於某個觀察者可以是靜止不動的。即使在靜止的時候，它們也具有質量：它們具有大於零的“靜質量”。
但是，像光子這樣的粒子，它們的靜質量卻等於零。如果它們真的能相對於你靜止不動，那麽，你根本測量不到任何質量。不過，這純粹是理論上的說法，因為靜質量為零的粒子不管是相對於你還是相對於任何別的觀察者來說，都永遠不可能是靜止不動的。這樣的粒子在真空中必定永遠以每秒約300,000公裏的速度運動。它們一旦產生出來，就馬上以這個速度急急忙忙地奔馳著。
正是因為光子（在真空中）永遠以每秒約300,000公裏的速度運動，而光又是由光子構成的，所以我們就把這個速度叫做“光速”。
得了，那又關中微子什麽事呢？
中微子是在某些原子核反應中產生的，到目前為止，還沒有一個原子物理學家能夠測出它的質量。看來非常可能，中微子就像光子一樣，靜質量也等於零。
如果事情真的是這樣，中微子在真空中就永遠以每秒約300,000公裏的速度運動，並且在它們剛剛產生時就具有這個速度。
但是，中微子並不是光子，因為這兩者具有截然不同的性質。光子非常容易同物質粒子相互作用，因此，當它們通過物質時，速度就會減慢並被吸收掉（有時這發生得很快）。
然而，中微子卻根本不怎麽同物質粒子相互作用，因此，它們可以通過整整一光年厚的固體鉛塊，而卻不會受到多大的影響。
這樣，似乎顯而易見，既然中微子的靜質量等於零，它們就不是物質。從另一方麵說，它們需要用能量才能產生，而且它們還帶著能量離開它們產生的地方，所以，它們是能量的一種形態。
可是，它們在通過任何已知物質時幾乎完全不起任何相互作用，所以，它們實質上完全沒有做功。這就使它們不同於任何一種別的能量形態。看來，也許我們最好是別去追究它們是物質還是能量，而幹脆就把它們叫做中微子吧！
由於物質具有質量，它也就具有慣性，並且會對萬有引力場做出反應。至於能量則既不占地方，也沒有質量，但它能夠做功。後來人們又進一步感覺到，物質是由粒子（原子）所組成，而能量卻往往是由波組成的。
不僅如此，十九世紀的科學家還認為，物質是既不能創造，也不能消滅的，同樣，能量也是既不能創造，也不能消滅的。宇宙中物質的總量是不變的，能量的總量也是這樣。
因此，當時不但有一條物質守恒律，而且還有一條能量守恒律。
後來，愛因斯坦在1905年指出，物質是能量的一種非常集中的形態。質量可以轉化成能量，能量也可以轉化成質量。我們隻需要考慮能量守恒律就夠了，因為它已把物質包含在內。
事情還不止是這樣。到本世紀二十年代，人們開始清楚地知道，不應該把粒子和波當作兩種不同的東西而把它們相提並論。我們本來認為是粒子的東西，在某些方麵表現得像波一樣。而我們本來認為是波的東西，在某些方麵卻有粒子的行為。這樣，我們可以說有“電子波”，也可以說有“光粒子”——即“光子”。
但是，這裏仍然有一個差別。物質粒子相對於某個觀察者可以是靜止不動的。即使在靜止的時候，它們也具有質量：它們具有大於零的“靜質量”。
但是，像光子這樣的粒子，它們的靜質量卻等於零。如果它們真的能相對於你靜止不動，那麽，你根本測量不到任何質量。不過，這純粹是理論上的說法，因為靜質量為零的粒子不管是相對於你還是相對於任何別的觀察者來說，都永遠不可能是靜止不動的。這樣的粒子在真空中必定永遠以每秒約300,000公裏的速度運動。它們一旦產生出來，就馬上以這個速度急急忙忙地奔馳著。
正是因為光子（在真空中）永遠以每秒約300,000公裏的速度運動，而光又是由光子構成的，所以我們就把這個速度叫做“光速”。
得了，那又關中微子什麽事呢？
中微子是在某些原子核反應中產生的，到目前為止，還沒有一個原子物理學家能夠測出它的質量。看來非常可能，中微子就像光子一樣，靜質量也等於零。
如果事情真的是這樣，中微子在真空中就永遠以每秒約300,000公裏的速度運動，並且在它們剛剛產生時就具有這個速度。
但是，中微子並不是光子，因為這兩者具有截然不同的性質。光子非常容易同物質粒子相互作用，因此，當它們通過物質時，速度就會減慢並被吸收掉（有時這發生得很快）。
然而，中微子卻根本不怎麽同物質粒子相互作用，因此，它們可以通過整整一光年厚的固體鉛塊，而卻不會受到多大的影響。
這樣，似乎顯而易見，既然中微子的靜質量等於零，它們就不是物質。從另一方麵說，它們需要用能量才能產生，而且它們還帶著能量離開它們產生的地方，所以，它們是能量的一種形態。
可是，它們在通過任何已知物質時幾乎完全不起任何相互作用，所以，它們實質上完全沒有做功。這就使它們不同於任何一種別的能量形態。看來，也許我們最好是別去追究它們是物質還是能量，而幹脆就把它們叫做中微子吧！