量子力學中的虛粒子真的存在嗎？—J. Fleming，威斯康星州麥迪遜
密歇根大學安阿伯分校密歇根理論物理中心主任戈登·凱恩解答
虛粒子確實是真實存在的——它們具有可觀測效應，物理學家已經設計出測量方法。量子理論預測，每個粒子都會以所有可能的方式，花一些時間以其他粒子的組合形式存在。量子力學允許，甚至要求暫時違反能量守恆定律。因此，一個粒子可以變成一對更重的“虛”粒子，然後迅速重新結合成原始粒子，就好像它們從未存在過一樣。
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雖然虛粒子短暫地成為我們世界的一部分，但它們可以與其他不那麼奇異的粒子相互作用，研究人員可以研究這些相互作用，以測試關於虛粒子的預測。在氫原子中，光子（電磁輻射的基本粒子）將帶負電的電子和帶正電的質子結合在一起。每個光子都會花費一些時間變成一個虛電子加上它的反粒子，即虛正電子，如上所述。氫原子可以處於不止一種狀態；在其中一種狀態下，原子與虛電子和正電子的相互作用方式與另一種狀態略有不同，因此量子理論預測，由於這些相互作用，這兩種狀態的性質（否則將是相同的）會略有不同。威利斯·蘭姆在 1947 年測量到了這種差異，他後來因這項工作獲得了諾貝爾物理學獎。
另一種現象涉及稱為夸克的基本粒子——特別是“頂”夸克，六種夸克中最重的一種。在 20 世紀 90 年代早期，歐洲核子研究中心（CERN）產生了數百萬個稱為Z玻色子的粒子，並非常精確地測量了它們的質量。測得的值與粒子物理學標準模型明顯預測的質量略有偏差，但如果這樣的夸克具有一定的質量，那麼 Z 花費在作為虛頂夸克的時間可以解釋這種差異。幾年後，在美國伊利諾伊州巴塔維亞的費米國家加速器實驗室直接測得的頂夸克的質量與從歐洲核子研究中心分析中獲得的質量一致，這為我們對虛粒子的理解提供了又一個戲劇性的證實。
當你減肥時，減掉的重量都去哪兒了？
哥倫比亞大學營養教育兼職副教授洛拉·A·斯波尼解釋道
當你減肥時，消失的脂肪已經被分解成身體活動的可用燃料。
脂肪以化學形式存在，即甘油三酯——大致呈 E 形的大分子，甘油分子與三個脂肪酸鏈相連。當減少卡路里攝入或增加運動量時，脂肪細胞內的酶——激素敏感性脂肪酶會響應激素資訊，將甘油三酯分解成其組成部分，然後這些部分滑入血液。肝臟優先吸收甘油和一些脂肪酸；肌肉吸收剩餘部分。
在肌肉和肝細胞內，甘油三酯碎片被進一步分解，最終產生大量的稱為乙醯輔酶 A 的化合物。在細胞的動力源——線粒體中，乙醯輔酶 A 與化合物草醯乙酸結合，形成檸檬酸。這種合成啟動了檸檬酸迴圈或克雷布斯迴圈，這是一系列化學反應，可從脂肪、蛋白質和碳水化合物中產生可用能量。
這些線粒體活動產生許多產物和副產物：二氧化碳，透過肺部在呼氣時排出；水，透過尿液或汗液排出；熱量，有助於維持舒適的體溫；以及攜帶能量的分子三磷酸腺苷 (ATP)。ATP 為細胞活動提供動力——移動肌肉、維持心臟每天 10 萬多次的跳動、消化食物以及將營養物質加工成身體組織。
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