文章目录
- 对…的错误认识
- 质数方程是什么？
- 质能等效
质数方程(数学符号ξ读什么)
对…的错误认识
我经常看到许多人在谈论氢弹或原子弹时这样说:
反应前后，核质量减少，这种减少的质量转化为能量。
至于为什么要问？他会说，根据爱因斯坦的质能方程:
这个说法对还是错？直接给个解释吧:不对。
如果非要选人类历史上最著名的公式，这个质能方程很可能是第一个，真的很好记。但是如果我们要选择一个人类历史上误解最深的公式，那么质能方程应该可以排在第一位。
今天，我们来谈谈质能方程及其误解。
质数方程是什么？
让我们从1905年开始，这一年被称为爱因斯坦的奇迹年。今年，爱因斯坦发表了四篇可以载入史册的论文，其中第三篇《论运动物体的电动力学》，就是我们熟悉的狭义相对论。
那年晚些时候，爱因斯坦发现了另一篇论文“物体的惯性与它所包含的能量有关吗？作为狭义相对论的补充，本文中出现了人们熟悉的质能方程。但是，爱因斯坦当时的表述我们并不熟悉，而是m = e/c 2。
那么这个公式到底想表达什么呢？
这件事可以追溯到牛顿时代。牛顿写过一本书《自然哲学的数学原理》，开篇就给出了“质量”的定义。
物质的量是从同一物质的密度和大小的组合中得出的量度。
不管怎么说，牛顿的说法至少让我们明白了“质量”与“运动”无关，无论你跑得多快，你的质量都在那里，而且不会增减。牛顿的观点实际上是20世纪以前科学界的普遍观点。
况且牛顿还留下了一个沿用至今的好的工作方法，那就是先定义一切。他的《自然哲学的数学原理》前十页是下定义的，很多我们熟悉的物理量都是牛顿给出的。因此，后期科学研究的第一步就是明确研究对象。
然而，爱因斯坦是出了名的颠覆分子。事实上，牛顿在此之前认为:
时间和空与运动状态无关。
说白了，不管你跑多快，你和你那一动不动站在地上的小伙伴，感觉时间和空一样。说白了，你和他一米一秒完全一样。其实这也符合我们的常识。
但是爱因斯坦说，这不对。因为你跑得不够快，如果你在飞船里飞得很快，和地面上的朋友在一起的感觉时间会和空不一样。我们可以看到空之间的区别。下图显示了10%光速的情况:
这是80%光速的情况:
这是光速的95%:
这也称为缩放效应。什么时候？航天器上的时间具有相对于地面的时间膨胀效应。
缩放效果和时间扩展效果都是由不同的惯性参照系造成的，这里就不赘述了。
让我们回到主题。其实爱因斯坦统一了“时间”和“空空间”。但后来他逐渐有了反应，发现“质”和“能”是可以统一的。
具体来说，他通过狭义相对论最基本的两个假设，推导出运动物体的质量m，然后想出了下面的公式(如果不想看公式的童鞋，可以直接拉到质量和能量相等的部分，不会影响阅读)
质量m称为相对论质量，它随着速度v的增加而增加，质量m0实际上是v=0时静止的质量。这个m0实际上是牛顿定义的质量，与物体内部结构有关。我们称这个质量为剩余质量。
如果我们把速度取为光速的0.9945倍，那么此时的m≈9.55m0，具体来说，如果我们以光速的0.9945倍运动，那么此时的相对论质量M将增加到静止时的9.55倍。
因此，我们很容易得出这样一个结论:
速度越快，相对论质量越大，增加物体加速度就越困难。为了使物体的速度无限接近光速，质量也将接近正无穷大。理论上所需能量为无穷大，所以说光速是所有物质运动的极限速度。
在三体中，当歌者文明摧毁三体星球时，提到了一个叫做“质量点”的东西，它是一个极其接近光速的小物体。其实这是借用相对论的质量膨胀来毁灭恒星。
当时，爱因斯坦认为:
运动时物体的质量会增加，运动时会有动能，质量和动能都会随着速度的增加而增加。
因此，爱因斯坦通过动能公式假设物体是静止的，即速度为0，动能为0，m=m0。因此推导出e = MC ^ 2。(推导过程涉及一点微积分，其实并不复杂)
质能等效
质能方程e = MC 2是什么意思？
简单来说，就是:
质量和能量不是独立的物理量。
所有的能量都有质量，所有的质量都有能量。
E = MC 2只是告诉我们一个系统的能量和质量的等价关系，而不是变换关系。因此，很多人认为“质量不守恒，能量不守恒，质量和能量守恒”的观点是错误的。实际上，有多少能量对应相应的质量，所以质量守恒，能量守恒，所以质量和能量守恒。
我们可以举一个例子:
以很多人喜欢用的核弹为例。如果有一个特别理想的盒子，就在里面放一颗原子弹，并且放得足够大。
如果盒子与外界完全隔绝，没有能量交换，爆炸后质量不会改变。规模有多大，爆炸后有多大？
如果盒子没有与外界完全隔绝，能量可以以光或热的形式逸出，那么此时质量会减少，刻度的指示也会减少。也就是说，逃逸的能量实际上带走了它相应的质量。
因此，质量和能量不能消除，只能从一个地方转移到另一个地方。
因此，爱因斯坦想告诉我们的不是“能量和质量可以相互转化”，而是“质量和能量实际上是一样的东西，只是用不同的单位来衡量，也就是说，能量和质量是一个物体的两面。”
在高能物理领域，
科学家发现，
99%的物质质量来自束缚夸克强相互作用的能量输出。我们可以通过质能等效E = MC ^ 2来计算它所显示的质量。剩下的1%来自粒子与希格斯场的相互作用。
也就是说，物质的质量来自运动的能量和非物理场。
让我们在这里停止关于质量方程。
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