主要区别——能量与物质

能量和物质是物理学中的两个基本概念。这些概念是深刻的，通常是抽象的。因此，无法进行明确、直接的比较。经典上，物质被“定义”为“任何有质量并占据空间的东西”，而能量被描述为“做功的能力”。然而，这些都不是完整的描述。 在基本层面，我们可以说 主要区别 在能量和物质之间 是物质指的是“物体”吗 然而 能量是指物体可能具有的属性 ^[1].

什么是物质

很难给“物质”下一个直接的定义^[1].如上所述，物质传统上被描述为“有质量并占据空间的事物”。但是，将此作为严格定义存在几个问题。例如，在量子力学中，存在两个粒子在技术上可以占据相同空间的情况。另一方面，存在具有质量的力交换粒子（例如 W 和 Z 玻色子），它们通常不被认为是“物质”。出于本文的目的，我们将物质视为由夸克和轻子组成的事物（同样，这不应该被认真对待，因为它可能排除暗物质！）。

什么是能量

广义上讲，能量可以分为质能、动能和势能三种。质能是指与物体质量相关的能量。如果一个物体有质量

，那么能量

与该质量相关的能量由爱因斯坦著名的描述质能等价的方程给出：

在哪里

是真空中的光速。

爱因斯坦发现了质量和能量之间的基本关系。

动能是物体因运动而具有的能量。物体移动得越快，它的动能就越大。在经典物理学中，动能通常由下式给出

.然而，在相对论中，动能是根据物体的动量来定义的，

.

势能是粒子由于与其他粒子相互作用的方式而具有的能量。不同类型的势能包括 重力势能 （对于引力场中的大质量粒子）和 电势能 （对于电场中的带电粒子）。

总能量

对于自由粒子 - 即不相互作用的粒子（因此它没有势能形式的能量），由质量和动能的总和给出：

可以说，经典物理学中最重要的概念是 能量守恒定律。 这表明孤立系统中的总能量是守恒的。这意味着能量不能被创造或消失，而只能从一种形式转换为另一种形式。虽然这个陈述听起来是定性的，但它有牢固的数学根源 诺特定理 由德国数学家艾美诺瑟开发。

Emmy Noether (1882 – 1935) 的工作帮助揭示了能量守恒背后的数学定律。

能量与物质的区别

基本定义：

事情 描述一个对象。

活力 描述对象拥有的属性。

经典定义：

传统上， 事情 被描述为“有质量并占据空间的东西”。

活力 被描述为“做事的能力”。

参考：

1. Strassler, M.（2012 年，4 月 12 日）。物质和能量：错误的二分法。检索于 2015 年 9 月 29 日，来自 Of Special Significance：

图片提供

奥伦杰克特纳（美国国会图书馆）[公共领域]，通过维基共享资源的“阿尔伯特爱因斯坦”

“艾美诺特的肖像”，作者未知 [公共领域]，来自维基共享资源