為什麼E=M*C^2?可以詳細解釋一下嗎?

9 個回答
钟铭聊科学
2019-08-11

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

就好像當初物理學家洛倫茲和數學家龐加萊就曾經無限接近狹義相對論,可結果呢,還是以失敗而告終。

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

就好像當初物理學家洛倫茲和數學家龐加萊就曾經無限接近狹義相對論,可結果呢,還是以失敗而告終。

所以,瞭解物理意義有的時候要比搞懂數學要重要一些,這也是愛因斯坦厲害的地方(當然,我這裡說的是針對非專業人士而言。)所以,我覺得沒有必要大段去闡述狹義相對論的質能等價到底是咋來的,對於普通人而言,主要還是去思考一下,愛因斯坦是如何想到的更有意義

物理學家的夢想

其實物理學家一直以來,從古到今,都有個極其宏偉的夢想,這個夢想就是實現“大一統”,聽起來好像就是一個帝王的夢想。實際上,這裡的“大一統”指的是物理定律大一統,我們每天見到這個紛繁的世界,看起來特別複雜,而科學家在做的事情本質上就是:簡化。說白了,我覺得科學家更適合“看破紅塵”這樣的詞彙,因為他們一直都在試圖尋找物理現象背後的規律。但這只是一流的科學家做的事情,頂級的物理學家實際上更進了一步,他們可是把這些規律進行統一,甚至是約化,所以科學家的終極目標其實是用“一個理論解釋全世界”,這也就是大一統理論。這個夢,牛頓做過,愛因斯坦做過,但直到他們作古,這個夢也沒有做成。所以,這就好像是一項終極挑戰。

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

就好像當初物理學家洛倫茲和數學家龐加萊就曾經無限接近狹義相對論,可結果呢,還是以失敗而告終。

所以,瞭解物理意義有的時候要比搞懂數學要重要一些,這也是愛因斯坦厲害的地方(當然,我這裡說的是針對非專業人士而言。)所以,我覺得沒有必要大段去闡述狹義相對論的質能等價到底是咋來的,對於普通人而言,主要還是去思考一下,愛因斯坦是如何想到的更有意義

物理學家的夢想

其實物理學家一直以來,從古到今,都有個極其宏偉的夢想,這個夢想就是實現“大一統”,聽起來好像就是一個帝王的夢想。實際上,這裡的“大一統”指的是物理定律大一統,我們每天見到這個紛繁的世界,看起來特別複雜,而科學家在做的事情本質上就是:簡化。說白了,我覺得科學家更適合“看破紅塵”這樣的詞彙,因為他們一直都在試圖尋找物理現象背後的規律。但這只是一流的科學家做的事情,頂級的物理學家實際上更進了一步,他們可是把這些規律進行統一,甚至是約化,所以科學家的終極目標其實是用“一個理論解釋全世界”,這也就是大一統理論。這個夢,牛頓做過,愛因斯坦做過,但直到他們作古,這個夢也沒有做成。所以,這就好像是一項終極挑戰。

縱觀整個科學史的發展,第一梯隊的科學家都做成了一件事情:實現了物理規律的部分統一。他們分別是牛頓統一了“天上”和“地下”的物理規律,讓我們知道天上的物理學定律和地球上的物理學定律是一回事;麥克斯韋統一了“電”和“磁”的物理學規律,讓我們知道電和磁其實是一回事。

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

就好像當初物理學家洛倫茲和數學家龐加萊就曾經無限接近狹義相對論,可結果呢,還是以失敗而告終。

所以,瞭解物理意義有的時候要比搞懂數學要重要一些,這也是愛因斯坦厲害的地方(當然,我這裡說的是針對非專業人士而言。)所以,我覺得沒有必要大段去闡述狹義相對論的質能等價到底是咋來的,對於普通人而言,主要還是去思考一下,愛因斯坦是如何想到的更有意義

物理學家的夢想

其實物理學家一直以來,從古到今,都有個極其宏偉的夢想,這個夢想就是實現“大一統”,聽起來好像就是一個帝王的夢想。實際上,這裡的“大一統”指的是物理定律大一統,我們每天見到這個紛繁的世界,看起來特別複雜,而科學家在做的事情本質上就是:簡化。說白了,我覺得科學家更適合“看破紅塵”這樣的詞彙,因為他們一直都在試圖尋找物理現象背後的規律。但這只是一流的科學家做的事情,頂級的物理學家實際上更進了一步,他們可是把這些規律進行統一,甚至是約化,所以科學家的終極目標其實是用“一個理論解釋全世界”,這也就是大一統理論。這個夢,牛頓做過,愛因斯坦做過,但直到他們作古,這個夢也沒有做成。所以,這就好像是一項終極挑戰。

縱觀整個科學史的發展,第一梯隊的科學家都做成了一件事情:實現了物理規律的部分統一。他們分別是牛頓統一了“天上”和“地下”的物理規律,讓我們知道天上的物理學定律和地球上的物理學定律是一回事;麥克斯韋統一了“電”和“磁”的物理學規律,讓我們知道電和磁其實是一回事。

還就是愛因斯坦,那他統一了什麼呢?

愛因斯坦其實在狹義相對論當中,他先是統一了“時間”和“空間”,他認為時間和空間並不是分立的物理量,而是共同構成了三維時空。

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

就好像當初物理學家洛倫茲和數學家龐加萊就曾經無限接近狹義相對論,可結果呢,還是以失敗而告終。

所以,瞭解物理意義有的時候要比搞懂數學要重要一些,這也是愛因斯坦厲害的地方(當然,我這裡說的是針對非專業人士而言。)所以,我覺得沒有必要大段去闡述狹義相對論的質能等價到底是咋來的,對於普通人而言,主要還是去思考一下,愛因斯坦是如何想到的更有意義

物理學家的夢想

其實物理學家一直以來,從古到今,都有個極其宏偉的夢想,這個夢想就是實現“大一統”,聽起來好像就是一個帝王的夢想。實際上,這裡的“大一統”指的是物理定律大一統,我們每天見到這個紛繁的世界,看起來特別複雜,而科學家在做的事情本質上就是:簡化。說白了,我覺得科學家更適合“看破紅塵”這樣的詞彙,因為他們一直都在試圖尋找物理現象背後的規律。但這只是一流的科學家做的事情,頂級的物理學家實際上更進了一步,他們可是把這些規律進行統一,甚至是約化,所以科學家的終極目標其實是用“一個理論解釋全世界”,這也就是大一統理論。這個夢,牛頓做過,愛因斯坦做過,但直到他們作古,這個夢也沒有做成。所以,這就好像是一項終極挑戰。

縱觀整個科學史的發展,第一梯隊的科學家都做成了一件事情:實現了物理規律的部分統一。他們分別是牛頓統一了“天上”和“地下”的物理規律,讓我們知道天上的物理學定律和地球上的物理學定律是一回事;麥克斯韋統一了“電”和“磁”的物理學規律,讓我們知道電和磁其實是一回事。

還就是愛因斯坦,那他統一了什麼呢?

愛因斯坦其實在狹義相對論當中,他先是統一了“時間”和“空間”,他認為時間和空間並不是分立的物理量,而是共同構成了三維時空。

但是當他把論文發表之後,他猛然發現一個問題,那就是如果還用他的體系去求解質量,最後竟然還能再實現一次統一,那就是“質量”和“能量”的統一,說的就是質量和能量實際上是一回事。並且,這是能夠推導出對應公式的,就是我們非常熟悉的E=mc^2。

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

就好像當初物理學家洛倫茲和數學家龐加萊就曾經無限接近狹義相對論,可結果呢,還是以失敗而告終。

所以,瞭解物理意義有的時候要比搞懂數學要重要一些,這也是愛因斯坦厲害的地方(當然,我這裡說的是針對非專業人士而言。)所以,我覺得沒有必要大段去闡述狹義相對論的質能等價到底是咋來的,對於普通人而言,主要還是去思考一下,愛因斯坦是如何想到的更有意義

物理學家的夢想

其實物理學家一直以來,從古到今,都有個極其宏偉的夢想,這個夢想就是實現“大一統”,聽起來好像就是一個帝王的夢想。實際上,這裡的“大一統”指的是物理定律大一統,我們每天見到這個紛繁的世界,看起來特別複雜,而科學家在做的事情本質上就是:簡化。說白了,我覺得科學家更適合“看破紅塵”這樣的詞彙,因為他們一直都在試圖尋找物理現象背後的規律。但這只是一流的科學家做的事情,頂級的物理學家實際上更進了一步,他們可是把這些規律進行統一,甚至是約化,所以科學家的終極目標其實是用“一個理論解釋全世界”,這也就是大一統理論。這個夢,牛頓做過,愛因斯坦做過,但直到他們作古,這個夢也沒有做成。所以,這就好像是一項終極挑戰。

縱觀整個科學史的發展,第一梯隊的科學家都做成了一件事情:實現了物理規律的部分統一。他們分別是牛頓統一了“天上”和“地下”的物理規律,讓我們知道天上的物理學定律和地球上的物理學定律是一回事;麥克斯韋統一了“電”和“磁”的物理學規律,讓我們知道電和磁其實是一回事。

還就是愛因斯坦,那他統一了什麼呢?

愛因斯坦其實在狹義相對論當中,他先是統一了“時間”和“空間”,他認為時間和空間並不是分立的物理量,而是共同構成了三維時空。

但是當他把論文發表之後,他猛然發現一個問題,那就是如果還用他的體系去求解質量,最後竟然還能再實現一次統一,那就是“質量”和“能量”的統一,說的就是質量和能量實際上是一回事。並且,這是能夠推導出對應公式的,就是我們非常熟悉的E=mc^2。

質能方程的物理意義

實際上,很多人對質能方程都有誤解,常常把它利用到核物理當中,尤其是原子核。實際上,這是小看了質能方程。質量方程實際上還有一個名字,叫做質能等價。而他其實不止適用於核物理,這個質能等價是具有普適性的意義的,意思就是說,你可以用在核物理,你也可以用在普通的化學反應中,你甚至可以用在宏觀現象當中。

之所以,我們感覺不到質能方程對我們生活的影響,是因為我們生活在宏觀低速的世界裡,這種效應,要到和光速幾乎同一個數量級才能明顯感覺到,尤其是越接近光速,越是明顯。其實也不難理解,這當中有一個"c^2",這就是10^16的數量級,所以,能量的些許變化都要除以這個數量級,反映到的質量變化都在10^-16的水平,也就是小數點15位開外,普通人當然感覺不到。舉個簡單的例子,蘋果從一米高的地方掉下來,所失去的勢能可以換算成質量,這個質量變化僅為原來質量的10^-16。

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

就好像當初物理學家洛倫茲和數學家龐加萊就曾經無限接近狹義相對論,可結果呢,還是以失敗而告終。

所以,瞭解物理意義有的時候要比搞懂數學要重要一些,這也是愛因斯坦厲害的地方(當然,我這裡說的是針對非專業人士而言。)所以,我覺得沒有必要大段去闡述狹義相對論的質能等價到底是咋來的,對於普通人而言,主要還是去思考一下,愛因斯坦是如何想到的更有意義

物理學家的夢想

其實物理學家一直以來,從古到今,都有個極其宏偉的夢想,這個夢想就是實現“大一統”,聽起來好像就是一個帝王的夢想。實際上,這裡的“大一統”指的是物理定律大一統,我們每天見到這個紛繁的世界,看起來特別複雜,而科學家在做的事情本質上就是:簡化。說白了,我覺得科學家更適合“看破紅塵”這樣的詞彙,因為他們一直都在試圖尋找物理現象背後的規律。但這只是一流的科學家做的事情,頂級的物理學家實際上更進了一步,他們可是把這些規律進行統一,甚至是約化,所以科學家的終極目標其實是用“一個理論解釋全世界”,這也就是大一統理論。這個夢,牛頓做過,愛因斯坦做過,但直到他們作古,這個夢也沒有做成。所以,這就好像是一項終極挑戰。

縱觀整個科學史的發展,第一梯隊的科學家都做成了一件事情:實現了物理規律的部分統一。他們分別是牛頓統一了“天上”和“地下”的物理規律,讓我們知道天上的物理學定律和地球上的物理學定律是一回事;麥克斯韋統一了“電”和“磁”的物理學規律,讓我們知道電和磁其實是一回事。

還就是愛因斯坦,那他統一了什麼呢?

愛因斯坦其實在狹義相對論當中,他先是統一了“時間”和“空間”,他認為時間和空間並不是分立的物理量,而是共同構成了三維時空。

但是當他把論文發表之後,他猛然發現一個問題,那就是如果還用他的體系去求解質量,最後竟然還能再實現一次統一,那就是“質量”和“能量”的統一,說的就是質量和能量實際上是一回事。並且,這是能夠推導出對應公式的,就是我們非常熟悉的E=mc^2。

質能方程的物理意義

實際上,很多人對質能方程都有誤解,常常把它利用到核物理當中,尤其是原子核。實際上,這是小看了質能方程。質量方程實際上還有一個名字,叫做質能等價。而他其實不止適用於核物理,這個質能等價是具有普適性的意義的,意思就是說,你可以用在核物理,你也可以用在普通的化學反應中,你甚至可以用在宏觀現象當中。

之所以,我們感覺不到質能方程對我們生活的影響,是因為我們生活在宏觀低速的世界裡,這種效應,要到和光速幾乎同一個數量級才能明顯感覺到,尤其是越接近光速,越是明顯。其實也不難理解,這當中有一個"c^2",這就是10^16的數量級,所以,能量的些許變化都要除以這個數量級,反映到的質量變化都在10^-16的水平,也就是小數點15位開外,普通人當然感覺不到。舉個簡單的例子,蘋果從一米高的地方掉下來,所失去的勢能可以換算成質量,這個質量變化僅為原來質量的10^-16。

再舉個例子,氫原子和氧原子結合成水分子的過程中,反應前後靜止質量少了一點,但這一點實際上在200年前的學者拉瓦錫眼裡就是不存在的,因為他根本測不出來。

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

就好像當初物理學家洛倫茲和數學家龐加萊就曾經無限接近狹義相對論,可結果呢,還是以失敗而告終。

所以,瞭解物理意義有的時候要比搞懂數學要重要一些,這也是愛因斯坦厲害的地方(當然,我這裡說的是針對非專業人士而言。)所以,我覺得沒有必要大段去闡述狹義相對論的質能等價到底是咋來的,對於普通人而言,主要還是去思考一下,愛因斯坦是如何想到的更有意義

物理學家的夢想

其實物理學家一直以來,從古到今,都有個極其宏偉的夢想,這個夢想就是實現“大一統”,聽起來好像就是一個帝王的夢想。實際上,這裡的“大一統”指的是物理定律大一統,我們每天見到這個紛繁的世界,看起來特別複雜,而科學家在做的事情本質上就是:簡化。說白了,我覺得科學家更適合“看破紅塵”這樣的詞彙,因為他們一直都在試圖尋找物理現象背後的規律。但這只是一流的科學家做的事情,頂級的物理學家實際上更進了一步,他們可是把這些規律進行統一,甚至是約化,所以科學家的終極目標其實是用“一個理論解釋全世界”,這也就是大一統理論。這個夢,牛頓做過,愛因斯坦做過,但直到他們作古,這個夢也沒有做成。所以,這就好像是一項終極挑戰。

縱觀整個科學史的發展,第一梯隊的科學家都做成了一件事情:實現了物理規律的部分統一。他們分別是牛頓統一了“天上”和“地下”的物理規律,讓我們知道天上的物理學定律和地球上的物理學定律是一回事;麥克斯韋統一了“電”和“磁”的物理學規律,讓我們知道電和磁其實是一回事。

還就是愛因斯坦,那他統一了什麼呢?

愛因斯坦其實在狹義相對論當中,他先是統一了“時間”和“空間”,他認為時間和空間並不是分立的物理量,而是共同構成了三維時空。

但是當他把論文發表之後,他猛然發現一個問題,那就是如果還用他的體系去求解質量,最後竟然還能再實現一次統一,那就是“質量”和“能量”的統一,說的就是質量和能量實際上是一回事。並且,這是能夠推導出對應公式的,就是我們非常熟悉的E=mc^2。

質能方程的物理意義

實際上,很多人對質能方程都有誤解,常常把它利用到核物理當中,尤其是原子核。實際上,這是小看了質能方程。質量方程實際上還有一個名字,叫做質能等價。而他其實不止適用於核物理,這個質能等價是具有普適性的意義的,意思就是說,你可以用在核物理,你也可以用在普通的化學反應中,你甚至可以用在宏觀現象當中。

之所以,我們感覺不到質能方程對我們生活的影響,是因為我們生活在宏觀低速的世界裡,這種效應,要到和光速幾乎同一個數量級才能明顯感覺到,尤其是越接近光速,越是明顯。其實也不難理解,這當中有一個"c^2",這就是10^16的數量級,所以,能量的些許變化都要除以這個數量級,反映到的質量變化都在10^-16的水平,也就是小數點15位開外,普通人當然感覺不到。舉個簡單的例子,蘋果從一米高的地方掉下來,所失去的勢能可以換算成質量,這個質量變化僅為原來質量的10^-16。

再舉個例子,氫原子和氧原子結合成水分子的過程中,反應前後靜止質量少了一點,但這一點實際上在200年前的學者拉瓦錫眼裡就是不存在的,因為他根本測不出來。

但反過來我們就能明顯感覺到,氫彈的爆炸,過程中其中只有0.7%的靜止質量虧損,但卻對應了巨大的能量,這其實也是乘以“10^16”這個數量級體現出來的。

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

就好像當初物理學家洛倫茲和數學家龐加萊就曾經無限接近狹義相對論,可結果呢,還是以失敗而告終。

所以,瞭解物理意義有的時候要比搞懂數學要重要一些,這也是愛因斯坦厲害的地方(當然,我這裡說的是針對非專業人士而言。)所以,我覺得沒有必要大段去闡述狹義相對論的質能等價到底是咋來的,對於普通人而言,主要還是去思考一下,愛因斯坦是如何想到的更有意義

物理學家的夢想

其實物理學家一直以來,從古到今,都有個極其宏偉的夢想,這個夢想就是實現“大一統”,聽起來好像就是一個帝王的夢想。實際上,這裡的“大一統”指的是物理定律大一統,我們每天見到這個紛繁的世界,看起來特別複雜,而科學家在做的事情本質上就是:簡化。說白了,我覺得科學家更適合“看破紅塵”這樣的詞彙,因為他們一直都在試圖尋找物理現象背後的規律。但這只是一流的科學家做的事情,頂級的物理學家實際上更進了一步,他們可是把這些規律進行統一,甚至是約化,所以科學家的終極目標其實是用“一個理論解釋全世界”,這也就是大一統理論。這個夢,牛頓做過,愛因斯坦做過,但直到他們作古,這個夢也沒有做成。所以,這就好像是一項終極挑戰。

縱觀整個科學史的發展,第一梯隊的科學家都做成了一件事情:實現了物理規律的部分統一。他們分別是牛頓統一了“天上”和“地下”的物理規律,讓我們知道天上的物理學定律和地球上的物理學定律是一回事;麥克斯韋統一了“電”和“磁”的物理學規律,讓我們知道電和磁其實是一回事。

還就是愛因斯坦,那他統一了什麼呢?

愛因斯坦其實在狹義相對論當中,他先是統一了“時間”和“空間”,他認為時間和空間並不是分立的物理量,而是共同構成了三維時空。

但是當他把論文發表之後,他猛然發現一個問題,那就是如果還用他的體系去求解質量,最後竟然還能再實現一次統一,那就是“質量”和“能量”的統一,說的就是質量和能量實際上是一回事。並且,這是能夠推導出對應公式的,就是我們非常熟悉的E=mc^2。

質能方程的物理意義

實際上,很多人對質能方程都有誤解,常常把它利用到核物理當中,尤其是原子核。實際上,這是小看了質能方程。質量方程實際上還有一個名字,叫做質能等價。而他其實不止適用於核物理,這個質能等價是具有普適性的意義的,意思就是說,你可以用在核物理,你也可以用在普通的化學反應中,你甚至可以用在宏觀現象當中。

之所以,我們感覺不到質能方程對我們生活的影響,是因為我們生活在宏觀低速的世界裡,這種效應,要到和光速幾乎同一個數量級才能明顯感覺到,尤其是越接近光速,越是明顯。其實也不難理解,這當中有一個"c^2",這就是10^16的數量級,所以,能量的些許變化都要除以這個數量級,反映到的質量變化都在10^-16的水平,也就是小數點15位開外,普通人當然感覺不到。舉個簡單的例子,蘋果從一米高的地方掉下來,所失去的勢能可以換算成質量,這個質量變化僅為原來質量的10^-16。

再舉個例子,氫原子和氧原子結合成水分子的過程中,反應前後靜止質量少了一點,但這一點實際上在200年前的學者拉瓦錫眼裡就是不存在的,因為他根本測不出來。

但反過來我們就能明顯感覺到,氫彈的爆炸,過程中其中只有0.7%的靜止質量虧損,但卻對應了巨大的能量,這其實也是乘以“10^16”這個數量級體現出來的。

所以,實際上很多事情並不是憑直覺,否則很容易得出錯誤的結論。對於質能等價來說,很多人用的詞彙是“質量轉化為能量”,實際上這是曲解的愛因斯坦的理論。我們同樣做個極端的例子,如果兩個正反電子發生湮滅。

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

就好像當初物理學家洛倫茲和數學家龐加萊就曾經無限接近狹義相對論,可結果呢,還是以失敗而告終。

所以,瞭解物理意義有的時候要比搞懂數學要重要一些,這也是愛因斯坦厲害的地方(當然,我這裡說的是針對非專業人士而言。)所以,我覺得沒有必要大段去闡述狹義相對論的質能等價到底是咋來的,對於普通人而言,主要還是去思考一下,愛因斯坦是如何想到的更有意義

物理學家的夢想

其實物理學家一直以來,從古到今,都有個極其宏偉的夢想,這個夢想就是實現“大一統”,聽起來好像就是一個帝王的夢想。實際上,這裡的“大一統”指的是物理定律大一統,我們每天見到這個紛繁的世界,看起來特別複雜,而科學家在做的事情本質上就是:簡化。說白了,我覺得科學家更適合“看破紅塵”這樣的詞彙,因為他們一直都在試圖尋找物理現象背後的規律。但這只是一流的科學家做的事情,頂級的物理學家實際上更進了一步,他們可是把這些規律進行統一,甚至是約化,所以科學家的終極目標其實是用“一個理論解釋全世界”,這也就是大一統理論。這個夢,牛頓做過,愛因斯坦做過,但直到他們作古,這個夢也沒有做成。所以,這就好像是一項終極挑戰。

縱觀整個科學史的發展,第一梯隊的科學家都做成了一件事情:實現了物理規律的部分統一。他們分別是牛頓統一了“天上”和“地下”的物理規律,讓我們知道天上的物理學定律和地球上的物理學定律是一回事;麥克斯韋統一了“電”和“磁”的物理學規律,讓我們知道電和磁其實是一回事。

還就是愛因斯坦,那他統一了什麼呢?

愛因斯坦其實在狹義相對論當中,他先是統一了“時間”和“空間”,他認為時間和空間並不是分立的物理量,而是共同構成了三維時空。

但是當他把論文發表之後,他猛然發現一個問題,那就是如果還用他的體系去求解質量,最後竟然還能再實現一次統一,那就是“質量”和“能量”的統一,說的就是質量和能量實際上是一回事。並且,這是能夠推導出對應公式的,就是我們非常熟悉的E=mc^2。

質能方程的物理意義

實際上,很多人對質能方程都有誤解,常常把它利用到核物理當中,尤其是原子核。實際上,這是小看了質能方程。質量方程實際上還有一個名字,叫做質能等價。而他其實不止適用於核物理,這個質能等價是具有普適性的意義的,意思就是說,你可以用在核物理,你也可以用在普通的化學反應中,你甚至可以用在宏觀現象當中。

之所以,我們感覺不到質能方程對我們生活的影響,是因為我們生活在宏觀低速的世界裡,這種效應,要到和光速幾乎同一個數量級才能明顯感覺到,尤其是越接近光速,越是明顯。其實也不難理解,這當中有一個"c^2",這就是10^16的數量級,所以,能量的些許變化都要除以這個數量級,反映到的質量變化都在10^-16的水平,也就是小數點15位開外,普通人當然感覺不到。舉個簡單的例子,蘋果從一米高的地方掉下來,所失去的勢能可以換算成質量,這個質量變化僅為原來質量的10^-16。

再舉個例子,氫原子和氧原子結合成水分子的過程中,反應前後靜止質量少了一點,但這一點實際上在200年前的學者拉瓦錫眼裡就是不存在的,因為他根本測不出來。

但反過來我們就能明顯感覺到,氫彈的爆炸,過程中其中只有0.7%的靜止質量虧損,但卻對應了巨大的能量,這其實也是乘以“10^16”這個數量級體現出來的。

所以,實際上很多事情並不是憑直覺,否則很容易得出錯誤的結論。對於質能等價來說,很多人用的詞彙是“質量轉化為能量”,實際上這是曲解的愛因斯坦的理論。我們同樣做個極端的例子,如果兩個正反電子發生湮滅。

一般人常說:兩個正反電子發生湮滅,質量全部轉化為能量。但這明顯是不對的,因為沒有控制變量,反應前後質量到底變不變其實要測一下才知道,那為什麼很多人忘了這事呢?因為,反應後的產物都快速跑掉了,好像啥都沒有留下。那應該是如何的呢?

如果,我們有個超級理想的容器,它是不和外界有任何能量交換的,也就是完全封閉,並且和外界隔絕的,那這個時候在這個容器內發生正反電子湮滅。我們稱一下這個封閉的容器,實際上,反應前後質量都不變的。懂了沒?實際上,這樣的測算,才是真的在測量反應前後反應物和生產物的質量變化。但根據愛因斯坦理論,我們就會發現,質量是不變的,所以,質量其實是守恆的,而質量和能量是一回事,所以能量也是守恆的。因為質量和能量都守恆,所以質能才守恆。而事實上,這個理論也是被很多實驗所驗證的。

物理意義更重要

關於這個問題,其實也很簡單,如果要簡單粗暴地直接給出結果,就是下面這樣:

通過光速不變原理,相對性原理作為基礎假設,然後求運動物體的質量,並且帶入動能定理進行求解,設定速度為0時,可以得到這個公式。

整個過程稍微需要一點點的微積分就能求出來,隨便翻一本大學物理學教材或者網上搜一下都能找到,可問題是,如果你不是理科生,數學和物理全忘了。估計,看完後也是不知所云。

就好像當初物理學家洛倫茲和數學家龐加萊就曾經無限接近狹義相對論,可結果呢,還是以失敗而告終。

所以,瞭解物理意義有的時候要比搞懂數學要重要一些,這也是愛因斯坦厲害的地方(當然,我這裡說的是針對非專業人士而言。)所以,我覺得沒有必要大段去闡述狹義相對論的質能等價到底是咋來的,對於普通人而言,主要還是去思考一下,愛因斯坦是如何想到的更有意義

物理學家的夢想

其實物理學家一直以來,從古到今,都有個極其宏偉的夢想,這個夢想就是實現“大一統”,聽起來好像就是一個帝王的夢想。實際上,這裡的“大一統”指的是物理定律大一統,我們每天見到這個紛繁的世界,看起來特別複雜,而科學家在做的事情本質上就是:簡化。說白了,我覺得科學家更適合“看破紅塵”這樣的詞彙,因為他們一直都在試圖尋找物理現象背後的規律。但這只是一流的科學家做的事情,頂級的物理學家實際上更進了一步,他們可是把這些規律進行統一,甚至是約化,所以科學家的終極目標其實是用“一個理論解釋全世界”,這也就是大一統理論。這個夢,牛頓做過,愛因斯坦做過,但直到他們作古,這個夢也沒有做成。所以,這就好像是一項終極挑戰。

縱觀整個科學史的發展,第一梯隊的科學家都做成了一件事情:實現了物理規律的部分統一。他們分別是牛頓統一了“天上”和“地下”的物理規律,讓我們知道天上的物理學定律和地球上的物理學定律是一回事;麥克斯韋統一了“電”和“磁”的物理學規律,讓我們知道電和磁其實是一回事。

還就是愛因斯坦,那他統一了什麼呢?

愛因斯坦其實在狹義相對論當中,他先是統一了“時間”和“空間”,他認為時間和空間並不是分立的物理量,而是共同構成了三維時空。

但是當他把論文發表之後,他猛然發現一個問題,那就是如果還用他的體系去求解質量,最後竟然還能再實現一次統一,那就是“質量”和“能量”的統一,說的就是質量和能量實際上是一回事。並且,這是能夠推導出對應公式的,就是我們非常熟悉的E=mc^2。

質能方程的物理意義

實際上,很多人對質能方程都有誤解,常常把它利用到核物理當中,尤其是原子核。實際上,這是小看了質能方程。質量方程實際上還有一個名字,叫做質能等價。而他其實不止適用於核物理,這個質能等價是具有普適性的意義的,意思就是說,你可以用在核物理,你也可以用在普通的化學反應中,你甚至可以用在宏觀現象當中。

之所以,我們感覺不到質能方程對我們生活的影響,是因為我們生活在宏觀低速的世界裡,這種效應,要到和光速幾乎同一個數量級才能明顯感覺到,尤其是越接近光速,越是明顯。其實也不難理解,這當中有一個"c^2",這就是10^16的數量級,所以,能量的些許變化都要除以這個數量級,反映到的質量變化都在10^-16的水平,也就是小數點15位開外,普通人當然感覺不到。舉個簡單的例子,蘋果從一米高的地方掉下來,所失去的勢能可以換算成質量,這個質量變化僅為原來質量的10^-16。

再舉個例子,氫原子和氧原子結合成水分子的過程中,反應前後靜止質量少了一點,但這一點實際上在200年前的學者拉瓦錫眼裡就是不存在的,因為他根本測不出來。

但反過來我們就能明顯感覺到,氫彈的爆炸,過程中其中只有0.7%的靜止質量虧損,但卻對應了巨大的能量,這其實也是乘以“10^16”這個數量級體現出來的。

所以,實際上很多事情並不是憑直覺,否則很容易得出錯誤的結論。對於質能等價來說,很多人用的詞彙是“質量轉化為能量”,實際上這是曲解的愛因斯坦的理論。我們同樣做個極端的例子,如果兩個正反電子發生湮滅。

一般人常說:兩個正反電子發生湮滅,質量全部轉化為能量。但這明顯是不對的,因為沒有控制變量,反應前後質量到底變不變其實要測一下才知道,那為什麼很多人忘了這事呢?因為,反應後的產物都快速跑掉了,好像啥都沒有留下。那應該是如何的呢?

如果,我們有個超級理想的容器,它是不和外界有任何能量交換的,也就是完全封閉,並且和外界隔絕的,那這個時候在這個容器內發生正反電子湮滅。我們稱一下這個封閉的容器,實際上,反應前後質量都不變的。懂了沒?實際上,這樣的測算,才是真的在測量反應前後反應物和生產物的質量變化。但根據愛因斯坦理論,我們就會發現,質量是不變的,所以,質量其實是守恆的,而質量和能量是一回事,所以能量也是守恆的。因為質量和能量都守恆,所以質能才守恆。而事實上,這個理論也是被很多實驗所驗證的。

因此,根本不存在什麼“質量轉化為能量”,存在的是質量裡有能量,能量裡有質量,他們是一個東西的兩個方面,取決於你如何對它進行測量而已。

所以,質能方程其實講的是這麼一件事情:

質量裡有能量,能量裡有質量,它們是一回事。也就是質能等價。

還是開頭那句話,推導其實很好找,甚至很多人自己也能推。但明白其中的物理意義卻很難。

科学幼稚园
2019-07-31

這個公式是由相對論推導而來。以下為推導過程:

不做過多解釋了,對沒有物理和數學基礎的人來說,確實難以理解。

質能方程告訴我們,一個小小的質量可以轉化為巨大的能量,這也就是原子彈,氫彈和反物質為什麼威力巨大的原因。


這個公式是由相對論推導而來。以下為推導過程:

不做過多解釋了,對沒有物理和數學基礎的人來說,確實難以理解。

質能方程告訴我們,一個小小的質量可以轉化為巨大的能量,這也就是原子彈,氫彈和反物質為什麼威力巨大的原因。


挡不住的熵增
2019-08-11

該公式是26歲的愛因斯坦在1905年發表的五篇論文之一得到的結論,是狹義相對論的推導結果之一。

該公式是26歲的愛因斯坦在1905年發表的五篇論文之一得到的結論,是狹義相對論的推導結果之一。

它的證明在網上可以找到很多,但總的來說基本是在狹義相對論的框架下證明的,即需要用到狹義相對論的一些結論,具體的就是一定要用到狹義相對論中的洛倫茲因子γ

該公式是26歲的愛因斯坦在1905年發表的五篇論文之一得到的結論,是狹義相對論的推導結果之一。

它的證明在網上可以找到很多,但總的來說基本是在狹義相對論的框架下證明的,即需要用到狹義相對論的一些結論,具體的就是一定要用到狹義相對論中的洛倫茲因子γ

整個證明推導過程就是下面這種,愛因斯坦當年的論文證明中也基本是這種證明方式,其中的關鍵就是聯立動能公式和動量公式


該公式是26歲的愛因斯坦在1905年發表的五篇論文之一得到的結論,是狹義相對論的推導結果之一。

它的證明在網上可以找到很多,但總的來說基本是在狹義相對論的框架下證明的,即需要用到狹義相對論的一些結論,具體的就是一定要用到狹義相對論中的洛倫茲因子γ

整個證明推導過程就是下面這種,愛因斯坦當年的論文證明中也基本是這種證明方式,其中的關鍵就是聯立動能公式和動量公式



除了懂動量動能基本力學知識,需要基本的微積分知識,能進行簡單的積分微分變換,上面的中間部分就是數學的微分,下部分為數學的積分。微積分知識一般在高中就接觸了,到了大學的高數基礎課裡也會進一步瞭解,還是比較簡單的,當然第一次接觸會有些難懂。

圖片來源網絡,侵刪。

歡迎關注擋不住的熵增,挺最真實有趣的科普,有其他問題請留言評論,謝謝。

郭哥论道
2019-08-07

質能方程是相對論的一個重要推論, 闡明瞭質量與能量的關係。這裡先直接給出質能方程:E=mc²。其中, E是能量 單位是焦耳(J) m是質量 單位是千克(Kg) c是光速c=299792458m/s

質能方程是相對論的一個重要推論, 闡明瞭質量與能量的關係。這裡先直接給出質能方程:E=mc²。其中, E是能量 單位是焦耳(J) m是質量 單位是千克(Kg) c是光速c=299792458m/s

以下是用動能定理推導質能方程的過程

在相對論中,動能定理依然成立,但動能的形式將不同。靜止質量為m。的質點在力F的作用下,經過世間間隔dt,質量增量為dm,速度為v,速度的增量為dv,位移為dx,動量增量為dp,總能量增量為dE,真空中光速為c,由動能定理可知,外力做功等於質點動能變化:

質能方程是相對論的一個重要推論, 闡明瞭質量與能量的關係。這裡先直接給出質能方程:E=mc²。其中, E是能量 單位是焦耳(J) m是質量 單位是千克(Kg) c是光速c=299792458m/s

以下是用動能定理推導質能方程的過程

在相對論中,動能定理依然成立,但動能的形式將不同。靜止質量為m。的質點在力F的作用下,經過世間間隔dt,質量增量為dm,速度為v,速度的增量為dv,位移為dx,動量增量為dp,總能量增量為dE,真空中光速為c,由動能定理可知,外力做功等於質點動能變化:

我們由洛倫茲協變公式可以有:

質能方程是相對論的一個重要推論, 闡明瞭質量與能量的關係。這裡先直接給出質能方程:E=mc²。其中, E是能量 單位是焦耳(J) m是質量 單位是千克(Kg) c是光速c=299792458m/s

以下是用動能定理推導質能方程的過程

在相對論中,動能定理依然成立,但動能的形式將不同。靜止質量為m。的質點在力F的作用下,經過世間間隔dt,質量增量為dm,速度為v,速度的增量為dv,位移為dx,動量增量為dp,總能量增量為dE,真空中光速為c,由動能定理可知,外力做功等於質點動能變化:

我們由洛倫茲協變公式可以有:

其中:v<c,所以c²-v²>0,所以有:

質能方程是相對論的一個重要推論, 闡明瞭質量與能量的關係。這裡先直接給出質能方程:E=mc²。其中, E是能量 單位是焦耳(J) m是質量 單位是千克(Kg) c是光速c=299792458m/s

以下是用動能定理推導質能方程的過程

在相對論中,動能定理依然成立,但動能的形式將不同。靜止質量為m。的質點在力F的作用下,經過世間間隔dt,質量增量為dm,速度為v,速度的增量為dv,位移為dx,動量增量為dp,總能量增量為dE,真空中光速為c,由動能定理可知,外力做功等於質點動能變化:

我們由洛倫茲協變公式可以有:

其中:v<c,所以c²-v²>0,所以有:

由於該質點的靜止質量m。和光速c都是常數;所以我們有:

質能方程是相對論的一個重要推論, 闡明瞭質量與能量的關係。這裡先直接給出質能方程:E=mc²。其中, E是能量 單位是焦耳(J) m是質量 單位是千克(Kg) c是光速c=299792458m/s

以下是用動能定理推導質能方程的過程

在相對論中,動能定理依然成立,但動能的形式將不同。靜止質量為m。的質點在力F的作用下,經過世間間隔dt,質量增量為dm,速度為v,速度的增量為dv,位移為dx,動量增量為dp,總能量增量為dE,真空中光速為c,由動能定理可知,外力做功等於質點動能變化:

我們由洛倫茲協變公式可以有:

其中:v<c,所以c²-v²>0,所以有:

由於該質點的靜止質量m。和光速c都是常數;所以我們有:

質能方程是相對論的一個重要推論, 闡明瞭質量與能量的關係。這裡先直接給出質能方程:E=mc²。其中, E是能量 單位是焦耳(J) m是質量 單位是千克(Kg) c是光速c=299792458m/s

以下是用動能定理推導質能方程的過程

在相對論中,動能定理依然成立,但動能的形式將不同。靜止質量為m。的質點在力F的作用下,經過世間間隔dt,質量增量為dm,速度為v,速度的增量為dv,位移為dx,動量增量為dp,總能量增量為dE,真空中光速為c,由動能定理可知,外力做功等於質點動能變化:

我們由洛倫茲協變公式可以有:

其中:v<c,所以c²-v²>0,所以有:

由於該質點的靜止質量m。和光速c都是常數;所以我們有:

將上面的等式代入到我們的質點動能變化表達式可以得到:

質能方程是相對論的一個重要推論, 闡明瞭質量與能量的關係。這裡先直接給出質能方程:E=mc²。其中, E是能量 單位是焦耳(J) m是質量 單位是千克(Kg) c是光速c=299792458m/s

以下是用動能定理推導質能方程的過程

在相對論中,動能定理依然成立,但動能的形式將不同。靜止質量為m。的質點在力F的作用下,經過世間間隔dt,質量增量為dm,速度為v,速度的增量為dv,位移為dx,動量增量為dp,總能量增量為dE,真空中光速為c,由動能定理可知,外力做功等於質點動能變化:

我們由洛倫茲協變公式可以有:

其中:v<c,所以c²-v²>0,所以有:

由於該質點的靜止質量m。和光速c都是常數;所以我們有:

將上面的等式代入到我們的質點動能變化表達式可以得到:

質點總能量增加為:

質能方程是相對論的一個重要推論, 闡明瞭質量與能量的關係。這裡先直接給出質能方程:E=mc²。其中, E是能量 單位是焦耳(J) m是質量 單位是千克(Kg) c是光速c=299792458m/s

以下是用動能定理推導質能方程的過程

在相對論中,動能定理依然成立,但動能的形式將不同。靜止質量為m。的質點在力F的作用下,經過世間間隔dt,質量增量為dm,速度為v,速度的增量為dv,位移為dx,動量增量為dp,總能量增量為dE,真空中光速為c,由動能定理可知,外力做功等於質點動能變化:

我們由洛倫茲協變公式可以有:

其中:v<c,所以c²-v²>0,所以有:

由於該質點的靜止質量m。和光速c都是常數;所以我們有:

將上面的等式代入到我們的質點動能變化表達式可以得到:

質點總能量增加為:

從上面的表達式我們可以看出,當質點初速度為0的時候:E=m。c²

這就是愛因斯坦著名的質能關係式,並把m。c²稱為物體的靜能,是總能量的一部分,任何具有靜止質量的質點都具有靜能。

質能方程是相對論的一個重要推論, 闡明瞭質量與能量的關係。這裡先直接給出質能方程:E=mc²。其中, E是能量 單位是焦耳(J) m是質量 單位是千克(Kg) c是光速c=299792458m/s

以下是用動能定理推導質能方程的過程

在相對論中,動能定理依然成立,但動能的形式將不同。靜止質量為m。的質點在力F的作用下,經過世間間隔dt,質量增量為dm,速度為v,速度的增量為dv,位移為dx,動量增量為dp,總能量增量為dE,真空中光速為c,由動能定理可知,外力做功等於質點動能變化:

我們由洛倫茲協變公式可以有:

其中:v<c,所以c²-v²>0,所以有:

由於該質點的靜止質量m。和光速c都是常數;所以我們有:

將上面的等式代入到我們的質點動能變化表達式可以得到:

質點總能量增加為:

從上面的表達式我們可以看出,當質點初速度為0的時候:E=m。c²

這就是愛因斯坦著名的質能關係式,並把m。c²稱為物體的靜能,是總能量的一部分,任何具有靜止質量的質點都具有靜能。

物體的靜止能量是它的總內能,包括分子運動的動能、分子間相互作用的勢能、使原子與原子結合在一起的化學能、原子內使原子核和電子結合在一起的電磁能,以及原子核內質子、中子的結合能……物體靜止能量的揭示是相對論最重要的推論之一。

不知道題主是不是看明白了我的推導過程。歡迎大家關注科學話題,關注我的賬號。如果您方便,歡迎點個贊、留個言加個關注再走唄。

宇宙探索
2019-08-11

關於這個問題,很多回答已經解釋的很詳細了,不過如果你不是理科生或者物理專業的,又沒有學過數學微積分(簡單的就行),就算給你推導的整個過程,你也未必能看明白!

但不明白並不是說推導的過程很複雜,其實並不複雜(簡單搜索下推導過程就行了,這裡不再詳述)。我想說的是,愛因斯坦的質能方程(相對論的其他方程也是如此)是建立在兩個假設的基礎上推導出來的,有些方程甚至你只需要初中數學水平就可以推導出來!

這兩個假設就是:光速不變原理和相對性原理!

有了這兩個假設,你就可以推導出狹義相對論中所有的公式,當然需要一定的數學功底,比如說質能方程就需要微積分的知識!

在這兩個假設中,光速不變原理尤為重要,可以說它是愛因斯坦狹義相對論的基石,光速不變原理本身就是一個假設,也可以認為是公理,不需要證明。當然如果你能證明光速不變是錯誤的,那麼相對論的一切將轟然倒塌!

而質能方程也充分說明了物質和能量是同一種東西的兩個屬性,就如同任何事物都有兩面性一樣,能量和質量本質上是一回事!

帖木兒
2019-08-07

這是狹義相對論的一個數學推論。我在別的問答裡回答過。有個經典微積分推導,我就不再贅述了,網上很容易找到。

這裡推薦一個幾何證法,我個人認為更好,不但更簡單,也更本質。

首先指出,相對論裡沒有絕對參考系!沒有絕對座標,沒有絕對時間,沒有絕對速度…

很多人都忽略了“相對性”這一最最基本的原則,這幾乎是所有佯謬的來歷。

所以,(除了靜質量之外),也沒有真正意義上的絕對質量,絕對動量,絕對能量…

所以,我們必須首先理解,質能方程(以及其它任何相對論公式),討論的都是“相對質量”,“相對能量”,“相對動量”。都是針對某個特定觀測者(參考系)的。

質能方程 E=mc²,通常,我們採用該公式的另一個等價的微分形式:ΔE=Δmc²。再次強調,這裡的能量和質量,指的都是相對論能量/質量。

察看公式,左邊ΔE是能量的變化量,相當於“力做功”,也就是F*Δs=F*Δt*v=v*ΔP。這裡P代表相對論動量。即,能量對動量的導數為速度:

⑴,ΔE/ΔP=v

請注意,這一步還是經典力學,還沒用到相對論。

先科普一下狹義相對論使用的閔可夫斯基空間,非常意外的,大部分科普都忽略了講解這個幾何模型,而這個幾何才是理解相對論的捷徑。

閔可夫斯基空間是一種“偽歐幾何”,也就是說,基本就是一個歐幾里得幾何,但有一個軸是虛軸:

三維空間軸是實軸,而時間是一個正交的虛軸(ict),其中c是真空光速,i=√-1

考察一個該座標系(參考系)內的運動物體,有:

- 空間座標s,

- 時間座標ict,

- 斜邊(運動物體的相對時間軸)由勾股定理算得為ict/λ,其中λ=1/√(1-v²/c²),這本身就是洛倫茲因子的推導過程。

對該座標系做線性變換,乘上因子λm₀c/t,有:

- 空間座標變換:s*λm₀c/t=mc*s/t=mvc=Pc

- 時間座標變換:ict*λm₀c/t=iλm₀c²=imc²

- 斜邊變換為:ict/λ*λm₀c/t=im₀c²

我們定義“X量”:X=mc²=λm₀c²=λX₀,根據勾股定理有:

(iX)²+(Pc)²=(iX₀)²

即:X²-X₀²=c²P²

兩邊對速度v求導,得:

2X*ΔX/Δv=2c²P*ΔP/Δv

即:ΔX/ΔP=c²P/X=c²mv/(mc²)=v

對比最初的⑴式ΔE/ΔP=v,可知:

ΔE=ΔX=Δmc²

即我們定義的“X量”就是能量。如此同樣得證質能方程。過程中包含另一個狹義相對論的重要公式:

⑵,E²-E₀²=c²P²

我個人比較喜歡這個幾何證明,過程中可以直接理解愛因斯坦為何如此定義“相對論質量”,“相對論動量”,“相對論能量”… 都是從最初的閔可夫斯基座標系裡簡單的幾何變換得到的必然結果。也可以說,這種“幾何意義”,就是它們的“物理意義”。

新石器
2019-07-30

這個其實沒有解釋。不知道愛因斯坦先生是怎麼想出來的。公式的意思是能量等於物質的質量乘以光速的平方。能量=物質質量×光速²。著名的愛因斯坦質能方程,經過原子彈和核電站應用等各種檢驗被證明是正確的,但他到底如何誕生,不知道,可能和愛因斯坦當時在研究相對論有關係。方程告知我們物質擁有者巨大的能量,且可以轉化為能量,而不是簡單通過化學能釋放。核能目前正在被開發,有人又盯上了反物質,據說正物質和反物質相互接觸會發生湮滅,質量就能完全轉化成能量,從而永久解決能源危機。

用户创维
2019-08-11

E是物質的能量,m是物質的質量,C是光速。

意思是:物質的能量,等於物質的質量乘以光速的平方。

核爆就是這個原理,釋放的能量極大!!!


E是物質的能量,m是物質的質量,C是光速。

意思是:物質的能量,等於物質的質量乘以光速的平方。

核爆就是這個原理,釋放的能量極大!!!



E是物質的能量,m是物質的質量,C是光速。

意思是:物質的能量,等於物質的質量乘以光速的平方。

核爆就是這個原理,釋放的能量極大!!!




E是物質的能量,m是物質的質量,C是光速。

意思是:物質的能量,等於物質的質量乘以光速的平方。

核爆就是這個原理,釋放的能量極大!!!




哦发发发
2019-08-07

你們解釋的太麻煩了吧!

老子來給你們簡化一下哈😄

c的平方可以理解為速度s的平方

碰撞運動哈😄。

碰撞現實總和就是,e=ms2.

所以絕對能量總和就是e=mc2.

之所以是平方

乃是因為平方

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