一般情況下能量不能稱斤按兩來計量,但是我們可以藉助相對論的質能方程,把能量等價轉化為質量。
質能方程
愛因斯坦提出著名的質能方程,該方程描述質量和能量是統一的,或者說質量是能量的表象之一,利用質能方程,無論能量以什麼形式存在,都將對應一個質量,對於1斤(500克)的質量,按照質量方程計算出來的能量為:
E=mc^2=0.5*(3*10^8)^2≈4.5*10^16J
相當於125億度的電能,目前全世界每年的總耗電量約為25萬億度,那麼125億度只夠全世界使用大約4小時。
質能轉化
既然質能和能量可以相互轉化,為何我們不把物質轉化為能量來解決能源危機呢?
原因在於質能轉化非常困難,人類目前只掌握了可控的核裂變技術(核電廠),而核裂變的質能轉化率非常低,而且要使用特殊的裂變材料,還會產生致命的核輻射。
目前有望突破的能量技術是可控核聚變,核聚變的質能轉化率比核裂變高很多,而且聚變材料在地球上非常豐富,一升海水中的氘聚變,相當於300升汽油燃燒的能量。
正反物質湮沒
在物理學中,有一類極為特殊的物質——反物質,反物質是正常物質的反狀態,正反物質所帶電荷相反、自旋方向相反、磁矩方向相反,但是數值大小相等。
所有物質都有對應的反物質,比如電子—正電子,質子—反質子,氫原子—反氫原子,其中光子的反物質就是它本身。
正反物質接觸時,會以質能方程100%地湮滅為能量,由於能量本身不是獨立實體,所以能量會以光子、中微子等物質作為載體釋放出來。
或許在未來,人類掌握了可控正反物質湮滅的技術,那麼能量就可以近似用質量代替——「朋友,我的飛船沒能源了, 能否借5公斤的能源給我」。
我的內容就到這裡,喜歡我們文章的讀者朋友,記得點擊關注我們——艾伯史密斯!