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史上最著名的质能方程公式,你知道吗?

更新时间:2023-12-02 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

错误的认知L5F物理好资源网(原物理ok网)

常常听到有好多人在述说核弹或则原子弹爆燃时这样说:L5F物理好资源网(原物理ok网)

反应前后,原子核质量降低了,这部份降低的质量转化为能量L5F物理好资源网(原物理ok网)

至于你要问为何?他会说,依据爱因斯坦的质能多项式:L5F物理好资源网(原物理ok网)

那这个说法对还是不对呢?我们直接给出解释:并不对。L5F物理好资源网(原物理ok网)

假如非要推选一个人类史上最知名的公式,这个质能多项式很有可能是第一名,实在太好记了。但若果要推选一个人类史上误解最深的公式,那质能多项式应当可以跻身第一名。L5F物理好资源网(原物理ok网)

明天,我们就来聊一聊:质能多项式以及关于质能多项式的误会。L5F物理好资源网(原物理ok网)

质能多项式是哪些?L5F物理好资源网(原物理ok网)

这要从1905年说起,这一年被称为爱因斯坦的奇迹年,在这一年爱因斯坦发表了四篇可以被载入史册的论文,其中第三篇《论运动物体的电动热学》就是我们熟悉的狭义相对论。L5F物理好资源网(原物理ok网)

而在当初的晚些时侯,爱因斯坦又发觉了一篇论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》作为狭义相对论的补充,在这一篇当中就出现了我们熟悉的质能多项式,只不过,当时爱因斯坦叙述并不是我们熟悉的样子,而是m=E/c^2。L5F物理好资源网(原物理ok网)

那这个公式究竟想抒发的是哪些呢?L5F物理好资源网(原物理ok网)

这件事就要回溯到牛顿时期了,牛顿写了一本专著《自然哲学的物理原理》,开篇就给“质量”下了一个定义。L5F物理好资源网(原物理ok网)

物质的量是起源于同一物质密度和大小联合上去的一种测度。L5F物理好资源网(原物理ok网)

总之不管咋说,牛顿的叙述起码让我们明白一点,那就是“质量”和“运动”无关,无论你跑多快,你的质量就在哪里,不增也不减。牛顿的想法或许也是20世纪之前,科学界的普遍想法。L5F物理好资源网(原物理ok网)

除此之外,牛顿还是留下了一个挺好的工作方式沿袭至今,那就是凡事先下定义。他的《自然哲学的物理原理》前面10多页都在下定义,我们熟悉的好多化学量都是牛顿给下的。所以,后来的科学研究,的第一步都是给研究物下定义。L5F物理好资源网(原物理ok网)

然而,爱因斯坦就是出了名的爱搞颠覆,虽然之前牛顿还觉得:L5F物理好资源网(原物理ok网)

质能方程的公式_质能方程式公式_质能方程适用条件L5F物理好资源网(原物理ok网)

时间和空间和运动状态无关。L5F物理好资源网(原物理ok网)

说白了就是,无论你跑得有多快,你和站在地面上一动不动的男子伴,感遭到的时间和空间都是一样的。更直小白点说,就是对于你和他来说,一米和1秒是一模一样的。这当然也很符合我们的常识。L5F物理好资源网(原物理ok网)

可爱因斯坦说,这是不对的。由于你还跑得不够快,假如你做一艘飞船快速划过去,那你和地面上的男子伴感遭到的时间和空间都会不同。我们可以看空间上的不同,右图就是10%光速的情况:L5F物理好资源网(原物理ok网)

这是80%光速的情况:L5F物理好资源网(原物理ok网)

而这是95%光速的情况:L5F物理好资源网(原物理ok网)

这也就是知名的尺缩效应。而时间呢?飞船上的时间相对于地面就有时间膨胀的效应。L5F物理好资源网(原物理ok网)

无论是尺缩效应还是时间膨胀效应,都是因为惯性参考系的不同造成的,这儿就不想详尽赘言了。L5F物理好资源网(原物理ok网)

我们回归题外话,实际上,爱因斯坦是统一了“时间”和“空间”。可他后来,逐步反应过来,他发觉似乎能够统一“质量”和“能量”。L5F物理好资源网(原物理ok网)

具体来说是这样的,他通过狭义相对论最基础的两条假定,去推演运动物体的质量m,之后就得出了下边这样一个公式,(假如不想看公式的童鞋,可以直接拉到质能等价那部份,也不会影响到阅读)L5F物理好资源网(原物理ok网)

质量m称作相对论质量,它随着速率v的减小而减小。而质量m0,虽然就是v=0的时侯质能方程的公式,也就是静止的时侯的质量。这个m0似乎就是牛顿定义的质量,它和物体的内部结构有关,我们管这个质量称作静止质量。L5F物理好资源网(原物理ok网)

假如我们把速率取0.9945倍光速,那这时侯的m≈9.55m0,具体来说就是,假如以0.9945倍光速运动,那这个时侯的相对论质量m都会减小到方式的静止时的9.55倍。L5F物理好资源网(原物理ok网)

所以,我们很容易得出这样的推论:L5F物理好资源网(原物理ok网)

速率越快,相对论质量越大,要降低物体加速度就越困难。要使物体的速率达到无限接近光速,则质量也会趋近于正无穷,理论上,所须要的能量也就是无穷大,所以才说光速是一切物质运动的极限速率。L5F物理好资源网(原物理ok网)

在三体中,歌者文明捣毁三体星球时,就提及了一种称作“质量点”的东西,它是一种极端接近光速的小物体。这似乎就是借用到相对论中的质量膨胀来捣毁星体。L5F物理好资源网(原物理ok网)

这时侯,爱因斯坦就想:L5F物理好资源网(原物理ok网)

运动时物体质量会减小,但是运动的时侯还有动能,质量和动能就会随着速率减小而减小。L5F物理好资源网(原物理ok网)

于是,爱因斯坦通过动能公式,假定物体是静止的,也就是速率为0,动能为0,m=m0。于是推导入了:E=mc^2。(推论的过程涉及到一点微积分,虽然并不复杂)L5F物理好资源网(原物理ok网)

质能等价L5F物理好资源网(原物理ok网)

那质能多项式E=mc^2,究竟有哪些含意呢?L5F物理好资源网(原物理ok网)

简单来说就是:L5F物理好资源网(原物理ok网)

质量和能量并不是独立存在的化学量。一切能量都有质量质能方程的公式,一切质量都有能量。L5F物理好资源网(原物理ok网)

E=mc^2只是告诉我们,一个系统能量和质量的等价关系,而不是转换关系式。所以好多人所谓的“质量不守恒,能量不守恒,质能才守恒”的看法是不对的,实际上有多少能量就对应相应的质量,所以质量是守恒的,能量也是守恒的,因而质能才是守恒。L5F物理好资源网(原物理ok网)

我们可以举个反例:L5F物理好资源网(原物理ok网)

就还拿好多人喜欢用的核武带来举例,假如有个非常理想的袋子,一颗原子弹置于上面,但是置于一个足够大的秤上。L5F物理好资源网(原物理ok网)

假如袋子是完全和外界隔绝的,没有任何能量交换,爆燃以后质量不会发生任何变化,秤原先多大,爆燃以后还多大。L5F物理好资源网(原物理ok网)

假如袋子不是完全和外界隔绝的,能量可以以光或则热的方式逃逸出去,那这个时侯,质量都会降低,秤的示数都会降低。也就是说,逃逸的能量虽然带走了它对应的质量。L5F物理好资源网(原物理ok网)

所以,质量,能量似乎都不能被剿灭,只能从一个地方转移到另外一个地方。L5F物理好资源网(原物理ok网)

所以,爱因斯坦想告诉我们并不是“能量和质量能互相转化”,而是“质量和能量似乎是同一样的东西,只是以不同的单位进行检测而已,也就是说能量和质量是一体两面的。”L5F物理好资源网(原物理ok网)

在高能化学领域中,L5F物理好资源网(原物理ok网)

科学家就发觉,L5F物理好资源网(原物理ok网)

物质的99%的质量来始于禁锢夸克的强互相作用输出的能量,通过质能等价E=mc^2,我们可估算出它所表现出的质量。剩余的1%则是来自于粒子和希格斯场的互相作用。L5F物理好资源网(原物理ok网)

也就是说,物质的质量来始于运动的能量和非实物的场。L5F物理好资源网(原物理ok网)

关于质量多项式,我们就说到这儿。L5F物理好资源网(原物理ok网)

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