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楼主: UFO
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[天体百科] 我们从哪里来?

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发表于 2010-8-24 17:44 | 显示全部楼层
需要指出的,上面的表述没有引入引力,是在狭义相对论的范畴内。所述的“物体”指的是独立的封闭的系统
从狭义相对论推广至广义相对论,是引力的引入,时空弯曲的发生,质量与能量的定义也发生的变化,我们平常很多时候所说的质量仍然是弯曲时空区域近似平直情况下的狭义相对论的质量和能量。而真正广义相对论的质量能量其实更为复杂……我也不是很理解
可以参考:http://zh.wikipedia.org/zh/%E5%B ... 4%E8%B3%AA%E9%87%8F

简单的理解,是引力场本身也是物质,也具有能量,物体在引力作用下运动的时候其实在与引力场交换能量。

回到负能量,负质量:
现在,物理学家对负能量、负质量的定义是会产生负引力,这与反物质是不同的。反物质事实上仍然产生正引力(当然在一些不严谨的文章或者科幻小说,反物质会演变成具有负能量、负质量的事实上是奇异物质的概念)。
与暗能量也不同,暗能量其实就是暗物质,暗能量也是产生正引力的,但是不发生电磁作用,用电磁波观测不到,只能通过它衰变产生的普通物质(如电子)间接观测。这有零星的报道。
奇异物质完全停留在理论上,没有任何的实验、直接、间接观测证据。

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发表于 2010-8-24 19:53 | 显示全部楼层
重新查了资料,发现太久时间没看书,把暗物质和暗能量搞混了……

暗物质具有正能量
暗能量是负能量,表现出奇异物质的特性…… 已经在相对论能解释的范畴之外了。
发表于 2010-8-24 19:56 | 显示全部楼层
我觉得,至少从狭义相对论的角度来看,一个物体的静质量可以理解为其在质心系中内部的各种势能和相对质心动能的总和(再除以c^2)。这里的“内部”可以一直到基本粒子的层次,比如电子的静质量也可以理解为它内部的某种势能除以c^2,而这种势能究竟是什么则无关紧要。如果换成了别的参照系,那么该物体还具有整体平移运动的动能,这与前述各项能量之和便是该物体在该参照系中的总能量,再除以c^2的话即为所谓的相对论质量(relativistic mass)。

如果两个物体构成一个孤立的系统,那么计算该系统的静质量时需要考虑两物体间相互作用的势能,以及两个物体各自作为整体相对进行平移运动的动能,这些并不包括在两个物体各自的静质量之中,因此系统的静质量一般不等于两个物体静质量之和,而我们用天平(即根据所受重力的大小)测得的应该是前者。

如果这两物体之间因为相互之间的吸引力(不论是万有引力、电磁力还是别的什么力)而相互靠近,将势能转化为它们相对系统质心的动能,那么该系统在系统的质心系中的能量是守恒的,因此系统的静质量也是守恒的,但仍然不等于两个物体静质量之和。

如果两个物体靠近后发生非弹性碰撞,将每个物体各自的整体平移动能部分转化为热能(相当于每个物体内部的粒子的势能和相对该物体质心的动能增加),则此后两个物体各自的静质量增加,但整个系统的静质量仍然不变。

因此,如果按17楼所说的情况,宇宙中星系相互之间的动能转化成了引力势能,这应该并不会影响宇宙整体的静质量。

如果考虑到广义相对论对引力的修正,那么一个系统的总质量或总能量的定义会更复杂一些,21楼链接的那篇文章的英文版后面有一些问答,可以先看看结论,大体上跟前面的分析一致。

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发表于 2010-8-24 19:59 | 显示全部楼层
另外,通常所说的暗能量似乎跟暗物质还是不同的,看样子就是指使宇宙趋于膨胀的那个因素,目前一般通过在广义相对论场方程中引入宇宙常数(cosmological constant)来建模。
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