onlytime物质是什么02 经典物理学的物质观

2021年1月19日发(作者：邹氏)
物质是什么
02
经典物理学的物质观

如何认识宇宙中客观 存在的物质及其运动特性是物理学，
乃至人类对自然认识的一个根
本问题。
以牛顿为代 表的物理学家创立的传统物理学是通过对周围世界的观测得出物质的运
动规律。限于当时的技术条件，< br>很多测量过程精度都是十分低的。
虽然如此，但是通过严格
的逻辑推理和反复的实验修正 ，
经典物理学理论描述的物体运动规律的适用范围仍然基本覆
盖了当时科学技术的绝大多数应有 要求。

经典物理学理论中给我印象最深的是物质不灭定理和能量守衡定理。
这两个定 律把人们
一般的观测中不一定能够注意到的物理事实，上升到一个更加普遍的理论高度。
在这里物质是指具有惯性质量的构成体。
其主要的物理特征——质量是指物体保持原有
运动 （或静止）状态不变的特性。质量越大，物体保持原来运动状态的能力越强。在牛顿力
学物理体系中，质 量是从运动特性的角度来观察物质所得到的一种度量，又称为惯性质量。
在经典物理学中，物质的质量是 永远不变的，即物质既不能生成，也不能消失。

能量是物体对外做功的能力，
或者说 能量是代表物质活性的度量。
当运动系统对外界做
功或输出能量时，系统的总能量减少，活性变 弱；
当系统从外界获得能量时，系统的能量增
加，活性变强。一个运动系统的能量遵守能量守衡 定理，能量既不能产生，也不能消灭，只
能从一种形式转换为另一种形式。

在当时的 技术条件之下，
在一般的物质运动和化学反应中的确可以通过实际的物理测量
证实这两个守衡定 理。
1756
年俄国化学家罗蒙诺索夫和
1777
年法国的拉瓦锡做的燃烧 反
应实验中，以及
1908
年德国化学家朗道耳特
(Landolt)
及
1912
年英国化学家曼莱
(Manley)
做了精确度极高的实验中，
在误差小于一千万分之一的范围内质量都保持了不变。
所以科学
家一致确认了物质不灭 定律。

在经典科学体系中对物质的认识具有最为深刻的影响的是元素周期表的发现。
元素周期
律是
1869
年俄国科学家门捷列夫首先发现的。他将当时已知的
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种不同化学性质的元素
依其化学性质的规律分类，
把有相似化学性质的元素放在同一 列。
并以表的形式排列，
制成
元素周期表的雏形。
元素周期表的发现说明科学 家通过物质的化学反应特性，
已经了解到物
质的构成不仅仅有五种元素，
而是由很多不 同化学性质的元素构成。
这些元素的化学特性在
各种化学反应中是十分稳定，而且是有规律性的 。

当时门捷列夫仅仅是依靠对这些物质对化学性质的理解，
总结出的一个物质化学性 质的
规律表格。
而当时的科学家并不知道构成这种规律性的内在原因是物质元素的原子内部电子
数量的变化。
当原子结构的奥秘被发现以后，
科学家发现依据各种元素的原子质量（更进一
步是以原子的质子数即核外电子数或核电荷数）
为依据，
排列形成的元素 周期表与门捷列夫
按照元素的化学性质排列的元素周期表完全一致。
从而进一步发现：
不同的元素的化学性质
完全决定于其原子的核外电子数或核电荷数。这样对物质的认识深入到了原子内部 的构成。

质量和能量是物理学中的两个重要的物理量，
两者在经典物理学中没有直接 的联系。
这
也是当今广大的民众从学校里接受的对物质的概念。
这些概念与我们一般人 日常的直接经验
是比较一致的，
所以我们也很容易接受。
然而，
在进一步的研 究中发现这两个守恒规律是有
局限性的。
在传统物理学中对我们周围直接感受到的物质的质量和 能量等物理特性有非常精
密的测量实验数据，和完整的数学方法描述。从而得出了经典物理学中对物质的 描述。

物理学家通过实验测量出
1000
克硝化甘油爆炸之后，放出的能量 为
8.0
×
10^6
焦耳。
产生这些能量所消耗的质量是
8 .9
×
10^-8
克，
与原来总质量
1000
克相比，差别小到不能用
现有的实验技术所能测定。
在测量误差范围大于这个比值的条件下，
科学家完全可以认定质
量守恒定律是完全正确的。