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E=mc^2質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化成能量,但能否用能量生質(zhì)量呢?愛因斯坦:幫我打開棺材,我看誰又在誤讀我的質(zhì)能...

 人老顛東 2022-12-19 發(fā)布于安徽

愛因斯坦要聽到這話,估計會從棺材中跳出來。

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很多人對愛因斯坦的E=mc^2存在誤解,愛因斯坦并沒有說過質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量或者能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量。這個方程叫做質(zhì)能等價方程,質(zhì)量不是真正的實體,它只是能量的另外一種形態(tài),我們測量物體的質(zhì)量其實都是早測量能量,你也可以理解為能量和質(zhì)量是一枚硬幣的兩面,本質(zhì)都是硬幣。

下面我先通過公式和理論兩部分來解釋一下:

1905年是愛因斯坦年,他發(fā)表了多篇曠世奇文,并且獲得了諾貝爾獎。從那時起,物理學(xué)家們跳出原來以牛頓為首的經(jīng)典物理框架,開始了一番新天地。質(zhì)能等價方程也是在那年年底誕生的,同時還有著名的《狹義相對論》,不過《狹義相對論》較早一點,而質(zhì)能等價可以說是《狹義相對論》的延續(xù)。

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愛因斯坦基于光速不變原理和相對性原理,兩條公理推導(dǎo)出了《狹義相對論》的全部,其中質(zhì)增效應(yīng)描繪質(zhì)量也是相對的與速度相關(guān)。

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從質(zhì)增公式中,可以得到v≠0和v<光速c,所以靜態(tài)質(zhì)量不為0的物體無法達(dá)到光速。當(dāng)物體運動速度越快,其動質(zhì)量越大。

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在牛頓經(jīng)典物理中,牛頓認(rèn)為質(zhì)量是一個固有的量,不會因為運動狀態(tài)改變,而發(fā)生改變,動能的增加ΔE,只取決于速度的變化,其公式為:

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然而通過《狹義相對論》中的質(zhì)增效應(yīng)可以推導(dǎo)出愛因斯坦的動能公式ΔE為:(即動質(zhì)量減去初始質(zhì)量再乘以光速的平方)

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愛因斯坦從中發(fā)現(xiàn)了一個超級大秘密,首先在光速恒定這條公理下:物體的動能與牛頓的“絕對時間”觀下的動能不相同,第二,物體能量的增加竟然是因為質(zhì)量的增加!那么質(zhì)量是什么,不言而喻。光整公式不說理論,就是純屬耍XX,不是我性格。

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下面我從物體質(zhì)量是怎么來的說說:

在牛頓力學(xué)中質(zhì)量具有慣性,表現(xiàn)為物體對其運動狀態(tài)變化的一種阻抗程度,似乎有一種能量在阻止物體改變運動狀態(tài)。通過質(zhì)能公式,我們可以得到系統(tǒng)中包含的靜能量將表現(xiàn)為質(zhì)量。

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它們不存在轉(zhuǎn)化,就像你叫小紅,你的小名小寶貝,我無論叫小紅還是小寶貝都是在叫你。能量只能從一種能量形式轉(zhuǎn)換為另一種能量形式,所有形式的能量都表現(xiàn)出這種行為,所以我們有了質(zhì)量幻覺。

量子力學(xué)

從量子力學(xué)看,組成物質(zhì)的最小單位為原子、分子,而原子的質(zhì)量包含了電子和電子核,其中電子質(zhì)量可以忽略不計,原子核中的質(zhì)量來源于中子、質(zhì)子,它們又由3夸克子組成,簡單來說夸克的質(zhì)量是從希格斯場獲得的。

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上帝粒子,質(zhì)量之源希格斯玻色子也叫質(zhì)量之源,上帝粒子,物質(zhì)的質(zhì)量來源于夸克在希格斯玻色子形成的場中運動。

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當(dāng)夸克通過希格斯玻色子形成的場,產(chǎn)生了相互作用,從而具備了勢能,這與電子在電子場中擁有的勢能沒有什么區(qū)別,所以我們可以說物質(zhì)之所以有質(zhì)量是因為組成它的基本粒子互相作用,使其具備了一定的勢能。由此可見質(zhì)量就是能,也就是能量。

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該質(zhì)量等于存在的總能量除以真空中光速的平方,所以您賦予任何物體更多的能量,它看起來就越重。任何具有能量的系統(tǒng),當(dāng)嘗試以某種力加速時,都會表現(xiàn)為質(zhì)量為E /(C ^ 2)。

舉例子

用一句不太準(zhǔn)確的話來說,每次你在燒水,實際上就是在增加它的質(zhì)量,雖然它太小了,以至于你察覺不到。

同理:太陽輻射曾經(jīng)是太陽具有的能量的一部分,它經(jīng)歷了千山萬水來到了地球,傳遞給地球的萬物,這是太陽失去質(zhì)量的一部分,用來提高地球的質(zhì)量。

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如果你理解了這兩例子,應(yīng)該就可以理解質(zhì)能等價的概念。你可以發(fā)現(xiàn)這些過程中并非轉(zhuǎn)化。

關(guān)于E=mc^2,平常只是代表相對靜止的物體具有的能量,我們也叫靜質(zhì)量。

當(dāng)我們給水加熱,其獲得能量為ΔE =Δmc^ 2,Δm為增加的質(zhì)量即(m-m0),所以我們說給水加熱會使其增加質(zhì)量,Δ表示變化,因此Δm是初始產(chǎn)物和獲得或者失去能量之后的質(zhì)量差。

1g物質(zhì)

由此我們可以說要得到1g質(zhì)量,就需要得到(1g)c^2的能量,其中c是真空中的光速(3.0 * 10 ^ 8 m/s),其結(jié)果為0.001(kg)*9*10^16m/s=9*10^13焦耳。

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我們通過原子彈或者炸藥釋放出的能量來計算出1g質(zhì)量所需要的炸藥數(shù)量。

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如果物質(zhì)和原子彈完全處于封閉的空間內(nèi),能量沒有發(fā)生外溢,并且物體完全接收了原子彈給予的能量,那么物體接收的能量就是炸藥失去的質(zhì)量,并且爆炸之前和爆炸之后這個封閉空間質(zhì)量恒定不變,也可以說能量恒定不變,即能量守恒。

總結(jié):使物體增加1g質(zhì)量的辦法就是使炸藥釋放出1g質(zhì)量。

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