理论教育 爱因斯坦的质能方程式:能量与质量的等价

爱因斯坦的质能方程式:能量与质量的等价

时间:2023-07-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:世界上最著名的方程1905年,爱因斯坦发表了后来被称为狭义相对论的理论,改变了物理学界看待宇宙的方式。随后,他又提出,狭义相对论最为重要的一个结论可以用一个简单优雅的方程概括:E=mc2。爱因斯坦的质能方程式表明,能量其实就是“质能”两种形式中的一个。这就解释了质能方程式中“c2”的部分。参考阅读//No. 66 狭义相对论,第136页E=mc2是一个世界闻名的方程式,它传达出一种颠覆性的思想:能量和质量就是一个硬币的正反两面。

爱因斯坦的质能方程式:能量与质量的等价

世界上最著名的方程

1905年,爱因斯坦发表了后来被称为狭义相对论的理论,改变了物理学界看待宇宙的方式。随后,他又提出,狭义相对论最为重要的一个结论可以用一个简单优雅的方程概括:E=mc2

结合E=mc2产生的历史背景来理解这个方程可能会更容易。150多年前,大多数物理学家还坚信热绝对不可能被创造或者毁灭,即热质论。而如今,即使是非物理学专业人士也知道这种“热量守恒”原理是不正确的,例如一台汽车发动机在工作的时候会升温,这就是在创造“新”的热量。

19世纪中期,詹姆斯·焦耳及其他的一些科学家严谨的研究成果,成功说服物理学界放弃了热量守恒定律(参考阅读:热力学第一定律,第128页)。到了19世纪末,大多数科学家都相信了,热仅仅是能量的一种形式,因此可以通过转变为另一种能量而被创造或者毁灭。但他们还认为,能量本身遵循一种守恒定律:能量不能被创造或者毁灭。

大致说来,爱因斯坦的狭义相对论对能量守恒定律的影响就相当于焦耳在19世纪40年代的试验结果对热量守恒定律的影响。这表示此前物理学界的观点并不完全正确。爱因斯坦提出,从根本上来说,能量和质量是同一种东西。这个预测相当大胆,但后来也被物理学家的试验证实了。

正如日内瓦北郊的欧洲核子研究组织的物理学家所探索的,能量和质量密切相关。(www.daowen.com)

爱因斯坦的质能方程式表明,能量其实就是“质能”两种形式中的一个。他有效地展示了能量(E)可以变成质量(m),质量也可以变成能量。在日常生活中,我们不会真正意识到这种质能等价性,这是因为就算是数量极微的“新”的质量,也需要用数量庞大的能量来生成。这就解释了质能方程式中“c2”的部分。物理学家们使用“c”来代表光速,这个数字本身也很庞大,当它与自身相乘时,就会变大很多。

参考阅读//

No. 66 狭义相对论,第136页

E=mc2是一个世界闻名的方程式,它传达出一种颠覆性的思想:

能量和质量就是一个硬币的正反两面。

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