質能方程E=mc^2中,光速c的平方有什麼物理意義?

2020-12-04 科學探索家

質能方程E=mc平方是狹義相對論的一個推論,它的數學形式是推導出來的,告訴我們物體的總能量與其質量成正比,至於為什麼係數是光速,而且還是光速的平方,歸根結底還是狹義相對論的兩條基本原理,除此之外並無它意。

下圖為質能方程的一種推導辦法(利用質速關係、動能定義等)

其實質能方程之所以帶有光速這個常量,本就是無可厚非的事,因為狹義相對論的突破就在於光速不變。兩條基本原理:狹義相對性原理和光速不變原理

其中第一條相對性原理是伽利略力學相對性原理的升級版,將力學定律換做了一切物理定律(由此可見,狹義相對性原理是一條管定律的定律);

而第二條光速不變原理才是核心,我們將其換種說法:理解為光速不疊加,比如說某個觀察者面前飛過去一架飛船,飛船前面開著燈,試問燈光的光速幾何?在狹義相對論之前,人們普遍認為燈光的光速=飛船靜止時的燈光光速+飛船飛行速度;然而光速不變原理告訴我們,光速在任何慣性系下都是定值

既然光速這麼核心,那麼狹義相對論的一切推論都包含光速c這一係數也是理所當然的了。最後再提一點,我們需要注意,E=MC平方只能在慣性系下成立。

相關焦點

  • 質能方程E=mc^2中,光速平方有什麼物理意義?
    簡單講,質能方程E=mc^2隻是一個推導出來的公式,其中光速C的平方並沒有什麼特別的物理意義,推導的結果就是光速C的平方。假設推導出來的公式是光速C的三次方,可能你還會問為何非得是光速C的三次方。沒有為什麼,也沒有特殊的物理含義,就是推導出來的公式而已。怎麼推導出來的呢?根據愛因斯坦狹義相對論中的質量與速度的關係推導出來的,那麼質量與速度的關係公式怎麼得到的呢?
  • E=mc,質能方程中為什麼會出現光速平方,而不是立方呢?
    名利歸名利,一些朋友仔細考慮這個公式後有了這樣的疑問:質能方程揭示了能量和質量的關係,那麼為什麼光速的方程式中的係數一定是光速的平方?我們知道光速是一個常數,但是為什麼我們要用平方而不是立方呢?事實上,這種懷疑沒有任何價值,甚至可以說是毫無用處的,為什麼要這樣說?
  • 愛因斯坦的質能方程E=mc^2中,能量怎會同光速產生關係?
    在物理學的發展中有很多的科學理念已經深入人心,例如:光的本質、太陽系的模型、起源以及宇宙的起源方式,不僅如此我們還將一些理論以非常簡潔的數學形式表達了出來,如:E=mc^2,這個方程是所有物理公式中包含信息量最大、能量最大、最簡單的數學公式,甚至可以說它已經簡單到了讓人難以置信的程度。
  • 愛因斯坦的質能方程E=mc^2,能量怎麼會與光速產生關係?
    ,例如:光的本質、太陽系的模型、起源以及宇宙的起源方式,不僅如此我們還將一些理論以非常簡潔的數學形式表達了出來,如:E=mc^2,這個方程是所有物理公式中包含信息量最大、能量最大、最簡單的數學公式,甚至可以說它已經簡單到了讓人難以置信的程度。
  • 質能方程E=mc^2的推導過程是怎樣的?
    質能方程是從愛因斯坦的狹義相對論中所推導出來的,為了得到這個方程,先要了解質增效應。
  • 質能方程E=mc^2是如何被愛因斯坦發現的?
    光速不變原理在1905年,愛因斯坦發表了數篇具有開創性的論文,其中就包括光電效應,布朗運動,狹義相對論以及狹義相對論的補充篇:質能等價。(質能方程E=mc^2其實就是在質能等價這篇論文當中的)也就是說,質能等價理論其實是狹義相對論當中的一部分。
  • 質能方程E=mc^2,為何是光速的平方而不是立方呢?
    為何質能方程中包含質量、光速?並且光速還是以平方的形式出現?通過這兩個原理能建立洛倫茲變換,而有了洛倫茲變換則能推導出諸如鍾慢尺縮、質量增加、質能方程等結論。
  • 質能方程的常數剛好是光速的平方,是否暗藏更深層的宇宙規則?
    是光速的平方還是立方什麼的,這些都不重要,如果非要提暗含的深層的宇宙規則,那就得先說質能方程本身了,基於狹義相對論通過光速這一常數的聯繫,給出了物質質量與自身包含能量的簡潔關係,稱得上是驚人的發現。我們要知道質能方程是基於狹義相對論提出的,也就是狹義相對論的推論,所以即便質能方程再怎麼符合物理和數學上的美感,那都是狹義相對論給予的,所以質能方程中的光速平方並沒有代表什麼特殊規則。
  • 質能方程為什麼是E=M*C^2?
    所以,了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。
  • E=MC^2參與著我們日常生活中的質能轉換
    ——愛因斯坦確實是這樣,不過我們聽得最多的就是核反應和粒子加速器,但質能之間的轉化在我們生活中隨處可見。粒子加速器如何將能量轉化為質量愛因斯坦最著名的方程:E = mc^2,列出了在靜止狀態下,物質中儲存了多少能量,並告訴我們,首先需要多少能量來才能創造物質。
  • 如何從質量的物理定義導出相對論質能方程?
    我們現在仍然有很多人在反對相對論,有人居然認為相對論除了質能方程是正確的,其他結論是錯誤的。其實,在狹義相對論中,由時空相對性加光速不變可以導出相對論時間膨脹、長度縮短,再導出相對論速度疊加公式。 利用相對論速度疊加公式再加上動量守恆定律,可以導出相對論質速關係。
  • 質能方程為何如此簡潔,沒有額外的係數?
    質能方程E=mc^2,本質上光速的平方就是係數,假如我們重新定義單位長度和單位時間,使得光速值為「1」,那麼質量和能量在數值上將是等價的,這正是質量和能量統一的體現。很多物理學的基本定律當中,存在一些需要測量的係數,比如萬有引力定律的G,庫侖定律的k,麥克斯韋方程組中的基本電荷e,真空介電常數ε0,以及真空磁導率μ0等等,但是相對論中的質能方程非常簡潔,形式堪稱完美。
  • 愛因斯坦質能方程的三大意義,第三個創造了整個宇宙!
    質能方程數百年來,有一種物理定律從未被質疑過無論開始有什麼,中間是如何進行的,結果又產生了什麼,開始的質量總和最終的質量總和都是相等的。但是根據狹義相對論,質量根本不是最終的守恆量,因為不同的觀察者對於系統的能量有不同的看法。
  • E=mc^2質量可以轉化成能量,但能否用能量生成質量呢?愛因斯坦:幫我打開棺材,我看誰又在誤讀我的質能方程!
    這個方程叫做質能等價方程,質量不是真正的實體,它只是能量的另外一種形態,我們測量物體的質量其實都是早測量能量,你也可以理解為能量和質量是一枚硬幣的兩面,本質都是硬幣。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,他發表了多篇曠世奇文,並且獲得了諾貝爾獎。從那時起,物理學家們跳出原來以牛頓為首的經典物理框架,開始了一番新天地。
  • 我們能不能批判愛因斯坦的質能方程E=mc²?
    我們知道動能是一種能量,在牛頓力學中,動能正比於質量以及速度的平方。那麼,在愛因斯坦的質能方程中,能量肯定也正比於正比於質量以及速度的平方,所以這裡的速度無論是不是光速,至少速度一定是平方項,而不能是你說的一次方或者三次方,這個是最簡單也是最重要的物理分析——量綱分析。
  • 愛因斯坦怎樣知道E=mc^2?和光速怎麼扯上關係的?
    ——愛因斯坦 有一些科學概念已經如此深刻地改變了我們的世界,我們每個人都知道它是什麼,也能完整的表述出來,但很少有人知道為什麼是那樣。例如:愛因斯坦提出的E=mc^2。那為什麼質量物體蘊含的能量等於質量乘以光速的平方?這個方程怎麼能如此簡潔的正好相等呢?為什麼方程中再沒有其他常數呢?為什麼不是E=amc^2而a是任意常數?
  • 愛因斯坦是怎樣知道E = mc ^ 2?和光速怎麼扯上關係的?
    ——愛因斯坦有一些科學概念已經如此深刻地改變了我們的世界,我們每個人都知道它是什麼,也能完整的表述出來,但很少有人知道為什麼是那樣。例如:愛因斯坦提出的E=mc^2。那為什麼質量物體蘊含的能量等於質量乘以光速的平方?這個方程怎麼能如此簡潔的正好相等呢?為什麼方程中再沒有其他常數呢?為什麼不是E=amc^2而a是任意常數?
  • E=mc 是否意味;即使是一個粉筆,也擁有巨大的能量?
    在愛因斯坦的狹義相對論中,描述了質量和能量是等價的,這也就是大名鼎鼎的質能方程,表述為物質的能量(E)等於物質的質量(m)和光速平方(c2)的乘積,即E=mc^2。
  • 相對論質能方程是如何推導出來的?物理意義是什麼?
    質速關係質能方程是相對論的直接推論,也是物理學中最美妙的方程之一;要推導質能方程,我們需要用到相對論的質速關係方程:該方程描述到,物體的質量並非一成不變,而是隨著物體速度的增加而增加;同時也指出,物體在無限接近光速時,物體質量將趨向於無窮大,暗示著擁有靜止質量的物體不能達到光速
  • E=mc^2質量可以轉化成能量,但能否用能量生成質量呢?
    這個方程叫做質能等價方程,質量不是真正的實體,它只是能量的另外一種形態,我們測量物體的質量其實都是早測量能量,你也可以理解為能量和質量是一枚硬幣的兩面,本質都是硬幣。  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,他發表了多篇曠世奇文,並且獲得了諾貝爾獎。從那時起,物理學家們跳出原來以牛頓為首的經典物理框架,開始了一番新天地。