爱因斯坦|依据质能方程可以将质量转化为能量，能否用能量生成1g的质量呢？
文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
我们在日常生活中经常能听到或者亲身目睹物体的质量“转化”为能量的例子 ， 比如木材的燃烧、通过核裂变释放能量来发电等等 ， 而我们每天能看到的太阳 ， 其之所以发光发热 ， 也是由于内部时刻发生着核聚变反应 ， 通过“亏损”的质量形成了源源不断的能量 。 但是 ， 反过来 ， 我们却看不到由能量生成物质的案例 ， 这是为什么呢？
质能方程的提出
要解释上面的问题 ， 我们还得从质能方程谈起 。 质能方程大家再熟悉不过了 ， 它是由爱因斯坦在提出狭义相对论时 ， 所推导出来的一个结论 。 在狭义相对论诞生以前 ， 人们对于宇宙状态的认知 ， 还是将其确定为一个静态、均匀、没有边界的状态 ， 光线在宇宙中的传输速度是无限大 。 而且在经典力学的框架下 ， 在不同惯性参照系内 ， 物体的运动速度呈现简单的叠加关系 。
不过 ， 麦克斯韦另辟蹊径 ， 从电磁学的角度提出了麦克斯韦方程 ， 继而推导出光速只与真空中的介电常数和磁导率有关系 ， 而且与参考系的选择没有关系 ， 这就与经典力学产生了矛盾 。 受到麦克斯韦方程的启发 ， 爱因斯坦在牛顿经典力学的基础上 ， 提出了两条基本假设 ， 即相对性原理和光速不变原理 ， 据此形成了狭义相对论体系 ， 将物体的运动与时空进行了统一 ， 认为物体的运动会直接改变所处的时间和空间 。
根据以上两条假设 ， 通过洛仑兹变换 ， 可以推导出物体在不同惯性参照系下运动 ， 所观测到的关于时间、空间和质量变化的对应公式 ， 即著名的钟慢方程、尺缩方程和质增方程 。
对于质增方程来说 ， 其表达式为：m=m0/√(1-v^2/c^2) ， 当物体的运动速度越快 ， 则其运动质量就越大 ， 物体的运动速度趋向于光速时 ， 则物体的运动质量就会无穷大 。 在此基础上 ， 爱因斯坦运用动能定理和动量定理 ， 可以进一步推导出物体所具有的能量与本身的质量之间的关系 ， 其表达式为：E＝m*c^2-m0*c^2 ， 人们通常将其简化为E＝m*c^2 ， 这就是著名的质能方程 。
质能方程的含义
根据简化后的质能方程 ， 人们很容易联想到既然这个等式存在 ， 那么有多少质量就可以转化为多少能量 ， 有多少能量也可以转化为多少质量 ， 其实这么理解是不准确的 。 质能方程的本义是将物体所具有的质量和能量进行了统一 ， 质量和能量之间是一种对应关系 ， 都是物质所具有的基本属性 ， 我们可以用质量来描述一个物体 ， 也可以用能量来描述一个物体 ， 它们的本质是相同的 ， 并不是说是“转化”的关系 。
以木材燃烧为例 ， 如果在一个完全封闭的系统内完成这个燃烧实验 ， 那么参与反应的物质总质量 ， 与反应后剩余物质和新生成物质的总质量是有微小差异的 ， “损失”的那部分质量 ， 则以热量的形式 ， 通过密闭容器与外界环境之间的热交换而被带离了这个封闭系统 。 按照质能方程 ， 我们可以理解为这部分散失的热量也能够对应着一定的质量 ， 这个质量将与系统内反应前后“损失”的质量相一致 。
推荐阅读
- |为何逝者在被火化时传出“哭声”？不是封建迷信，是有科学依据的
- 爱因斯坦|历史上最接近神的男人, 因太强大被教科书抹去!
- 心跳|爱因斯坦为什么会说：当科学发展到尽头，发现神在那已等了几千年
- 爱因斯坦|杨振宁：我跟爱因斯坦聊了1.5小时，但没有从中获得一点“智慧”
- |为什么人死后不能让猫靠近尸体？并非是迷信，有真实科学依据
- 狮子|时间并不存在，万物变化只因空间在流动？爱因斯坦或许又对了
- 毒蛇|民间说法：凡毒蛇出没之处，7步之内必有解药。是否有科学依据
- |为何火化尸体时炉内会有“哭声”不是封建迷信，是有科学依据的
- 科学家|假如以光速离开地球，2天后返回家人还在吗？爱因斯坦这样说！
- 爱因斯坦|爱因斯坦7大预言：还3个未实现，但凡出现一个都是人类的劫难