質能方程

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質能方程E = mc2(讀作E等于mc平方,亦稱為質能轉換公式、質能方程)是一種闡述能量(E)與質量(m)間相互關系的理論物理學公式,公式中的c是物理學中代表光速的常數。

質能方程的含義

質能方程E = mc2公式表明物體相對于一個參照系靜止時仍然有能量,這是違反牛頓系統的,因為在牛頓系統中,靜止物體是沒有能量的。這就是為什么物體的質量被稱為靜止質量。公式中的E可以看成是物體總能量,它與物體總質量(該質量包括靜止質量和運動所帶來的質量)成正比,只有當物體靜止時,它才與物體的(靜止)質量(牛頓系統中的質量)成正比。這也表明物體的總質量和靜止質量不同。

反過來講,一束光子在真空中傳播,其靜止質量是0,但由于它們有運動能量,因此它們也有質量。

質能方程的意義

在狹義相對論里,這一公式表明能量和質量有比例關系,可等價描述,現今夸克等物質即以eV(電子伏特)此能量單位為常用單位。雖然很多人并不確切的知道這個公式的真實含義,但它已經成為人類歷史上最有名的公式之一,并成為文化的一部分。有人認為這一公式直接導致了原子彈的設計和制造,但事實上質能轉換公式對于原子理論和原子彈的設計和制造并無任何的直接或間接促進作用,而僅僅是后人用來解釋原子彈原理的解釋工具之一。而愛因斯坦本人對于原子彈制造的貢獻在于:

“ 關于原子彈和羅斯福,我所做的僅僅是:鑒于希特勒可能首先擁有原子彈的危險,我簽署了一封由西拉德起草給總統的信。 ”

—?《愛因斯坦文集》第三卷335頁

質能方程與愛因斯坦

阿爾伯特·愛因斯坦沒有在他的1905年論文中精確地表述這個方程”Ist die Tr?gheit eines K?rpers von seinem Energieinhalt abh?ngig?”(“一個物體的慣性依賴于它所包含的能量嗎?”,發表于《物理學年鑒》9月27日),這是他現在被稱為《奇跡年論文》的文章之一。

該論文所說的確切內容是:‘若一個物體以輻射形式發射能量L,它的質量減少L/c2?!?,這個情況下輻射的是動能,而質量是那時候通常所指的質量,也就是今天我們根據情況稱為靜能量或者不變質量。這是在發射能量前后的質量差,它等于L/c2,而不是物體的整個質量。在那時它僅僅是理論上的還未被實驗證明。

愛因斯坦不是唯一將能量聯系到質量的人,但他是第一個將這個作為更大的理論的一部分推出的,而且,是根據這個理論的前提所導出的結果。

根據Umberto Bartocci(佩魯賈大學數學史家),該方程早在兩年之前就由Olinto De Pretto發表了,他是一個意大利維琴查的工業家。但是沒有主流史學家認為這個結論是真實的或者是重要的,他們認為即便De Pretto是首位發現該公式的人,但是只有在愛因斯坦真正將它和相對論建立聯系之后,該公式才真正顯示出價值。

E=mc2也是一部在2005年時播放的愛因斯坦電視傳記之名稱,該傳記主要集中在講述1905年間的事情。

高中物理知識點總結

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