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!

2021-01-18 宇宙探索

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愛因斯坦要聽到這話,估計會從棺材中跳出來。

很多人對愛因斯坦的E=mc^2存在誤解,愛因斯坦並沒有說過質量轉化為能量或者能量轉化為質量。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。質能等價方程也是在那年年底誕生的,同時還有著名的《狹義相對論》,不過《狹義相對論》較早一點,而質能等價可以說是《狹義相對論》的延續。

愛因斯坦基於光速不變原理和相對性原理,兩條公理推導出了《狹義相對論》的全部,其中質增效應描繪質量也是相對的與速度相關。

從質增公式中,可以得到v≠0和v<光速c,所以靜態質量不為0的物體無法達到光速。當物體運動速度越快,其動質量越大。

在牛頓經典物理中,牛頓認為質量是一個固有的量,不會因為運動狀態改變,而發生改變,動能的增加ΔE,只取決於速度的變化,其公式為:

然而通過《狹義相對論》中的質增效應可以推導出愛因斯坦的動能公式ΔE為:(即動質量減去初始質量再乘以光速的平方)

愛因斯坦從中發現了一個超級大秘密,首先在光速恆定這條公理下:物體的動能與牛頓的「絕對時間」觀下的動能不相同,第二,物體能量的增加竟然是因為質量的增加!那麼質量是什麼,不言而喻。光整公式不說理論,就是純屬耍XX,不是我性格。

下面我從物體質量是怎麼來的說說:

在牛頓力學中質量具有慣性,表現為物體對其運動狀態變化的一種阻抗程度,似乎有一種能量在阻止物體改變運動狀態。通過質能公式,我們可以得到系統中包含的靜能量將表現為質量。

它們不存在轉化,就像你叫小紅,你的小名小寶貝,我無論叫小紅還是小寶貝都是在叫你。能量只能從一種能量形式轉換為另一種能量形式,所有形式的能量都表現出這種行為,所以我們有了質量幻覺。

量子力學

從量子力學看,組成物質的最小單位為原子、分子,而原子的質量包含了電子和電子核,其中電子質量可以忽略不計,原子核中的質量來源於中子、質子,它們又由3夸克子組成,簡單來說夸克的質量是從希格斯場獲得的。

上帝粒子,質量之源希格斯玻色子也叫質量之源,上帝粒子,物質的質量來源於夸克在希格斯玻色子形成的場中運動。

當夸克通過希格斯玻色子形成的場,產生了相互作用,從而具備了勢能,這與電子在電子場中擁有的勢能沒有什麼區別,所以我們可以說物質之所以有質量是因為組成它的基本粒子互相作用,使其具備了一定的勢能。由此可見質量就是能,也就是能量。

該質量等於存在的總能量除以真空中光速的平方,所以您賦予任何物體更多的能量,它看起來就越重。任何具有能量的系統,當嘗試以某種力加速時,都會表現為質量為E /(C ^ 2)。

舉例子

用一句不太準確的話來說,每次你在燒水,實際上就是在增加它的質量,雖然它太小了,以至於你察覺不到。

同理:太陽輻射曾經是太陽具有的能量的一部分,它經歷了千山萬水來到了地球,傳遞給地球的萬物,這是太陽失去質量的一部分,用來提高地球的質量。

如果你理解了這兩例子,應該就可以理解質能等價的概念。你可以發現這些過程中並非轉化。

關於E=mc^2,平常只是代表相對靜止的物體具有的能量,我們也叫靜質量。

當我們給水加熱,其獲得能量為ΔE =Δmc^ 2,Δm為增加的質量即(m-m0),所以我們說給水加熱會使其增加質量,Δ表示變化,因此Δm是初始產物和獲得或者失去能量之後的質量差。

1g物質

由此我們可以說要得到1g質量,就需要得到(1g)c^2的能量,其中c是真空中的光速(3.0 * 10 ^ 8 m/s),其結果為0.001(kg)*9*10^16m/s=9*10^13焦耳。

我們通過原子彈或者炸藥釋放出的能量來計算出1g質量所需要的炸藥數量。

如果物質和原子彈完全處於封閉的空間內,能量沒有發生外溢,並且物體完全接收了原子彈給予的能量,那麼物體接收的能量就是炸藥失去的質量,並且爆炸之前和爆炸之後這個封閉空間質量恆定不變,也可以說能量恆定不變,即能量守恆。

總結:使物體增加1g質量的辦法就是使炸藥釋放出1g質量。

相關焦點

  • E=mc^2質量可以轉化成能量,但能否用能量生成質量呢?
    很多人對愛因斯坦的E=mc^2存在誤解,愛因斯坦並沒有說過質量轉化為能量或者能量轉化為質量。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。
  • 可以按照E=mc^2將質量轉化成能量,但能否反過來用能量生成1g質量?
    人類已經能夠按照E=mc^2將質量轉化成能量,但能否反過來用能量生成1g質量呢?愛因斯坦提出來的質能公式,可以說是最偉大的物理公式之一,直接揭示了能量和質量的內在關係。而質能公式的提出,也給核變反應提供了強大的理論支持。
  • 依據質能方程可以將質量轉化為能量,能否用能量生成1g的質量呢?
    但是,反過來,我們卻看不到由能量生成物質的案例,這是為什麼呢?質能方程的提出要解釋上面的問題,我們還得從質能方程談起。質能方程大家再熟悉不過了,它是由愛因斯坦在提出狹義相對論時,所推導出來的一個結論。在此基礎上,愛因斯坦運用動能定理和動量定理,可以進一步推導出物體所具有的能量與本身的質量之間的關係,其表達式為:E=m*c^2-m0*c^2,人們通常將其簡化為E=m*c^2,這就是著名的質能方程。
  • 問:如何通過E=mc^2將能量轉換為1g質量?為何愛因斯坦無言以對?
    愛因斯坦要聽到這話,估計會從棺材中跳出來。很多人對愛因斯坦的E=mc^2存在誤解,愛因斯坦並沒有說過質量轉化為能量或者能量轉化為質量。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。
  • 人類已能按E=mC把質量轉化為能量,但能用能量生成1g質量?
    愛因斯坦愛因斯坦的質能關係式E=mc深刻揭示了物體的質量和能量之間的轉化和對應關係,不能把能量和質量簡單解釋為物質的一體兩面二,人類目前無法用能量生成1g質量那在人為環境又如何呢?,根本無法生成1g的物質,根據E=mC,算得需要8.98755x10^13焦的能量才能生成1g質量的物質,這個能量約相當於2萬噸TNT當量,比當年的廣島原子彈14000噸TNT當量都大,因而是不可想像的。
  • E=mc^2是否意味著一克質量,就相當於原子彈的能量?
    愛因斯坦提出的質能方程,闡釋了我們宇宙中質能和能量是統一的,由於光速數值很大,所以很小質量的物體,其中蘊含的能量也是巨大的,但是要把靜止質量轉化為可供利用的能量是非常困難的
  • 愛因斯坦的質能方程E=mc^2,能量怎麼會與光速產生關係?
    ^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。不過這個公式就是這樣,簡單的幾個字符為我們道明了宇宙中質量和能量之間的關係,它們其實是同一事物的不同表現形式,不過有很多朋友不明白的是,為何質量物體中所包含多少能量會和光速這個宇宙常量有關係,而且為啥就是光速的平方呢?而不是立方?或其他?簡單的說,質能方程之所以是我們現在看到的樣子,其實是因為動量和能量守恆的結果。下面我們就具體分析下。
  • 愛因斯坦:E=mc^2,能量確實可以轉化為質量,科學家已觀測到
    在愛因斯坦的質能公式提出之前,當時的科學界普遍都認為質量就是質量,能量就是能量,它們是相互獨立涇渭分明的不能混為一談的兩種東西。但是愛因斯坦的質能公式卻打破了這一點,根據E=mc^2,我們知道能量和質量本質上是一樣的,它們是同一概念的不同屬性,有著明確的數量關係。
  • 網友問:根據質能方程,能量可以用千克來計量嗎?
    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
  • 按照質能方程E=mc^2,能量能轉化為物質麼?
    質能方程的由來要了解這個問題,我們就要先把質能方程搞明白。或者說,我們應該搞明白的是物質、質量和能量這三者的關係。這要從1905年說起了,這一年是愛因斯坦人生當中最高光的時刻了。在這一年,愛因斯坦接連發表了多篇開創性論文。
  • 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。
  • 質量可以轉化成能量嗎?3
    前文提到愛因斯坦質能方程,我認為不能理解為質量和能量的相互轉化,而應該這樣理解:有質量的物體一定有與之對應的能量,有能量的物體也一定有與之對應的質量,質量與能量間的數量關係遵守愛因斯坦質能方程,而非相互轉化。
  • 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。
  • 質能方程揭示質量可轉化為巨大能量,那麼能量可以轉化為質量嗎?
    愛因斯坦的質能方程揭示了物質質量與能量的等效關係,讓讓們知道了質量中蘊含著巨大的能量。著名的質能方程表達式為:E=MC^其中E為能量,單位為焦耳(J);M為質量,單位千克(kg);C為光速,取值約300000000米/秒(m/s)。
  • 質能方程描述質量和能量是等價的,那麼能量可以轉化為物質嗎?
    狹義上理解,能量和物質是分開的,兩者可以相互轉化,比如兩個高能光子相碰,就有可能產生正負電子對;廣義上理解,能量和物質則是統一的。在核聚變與核裂變中,質量發生虧損,然後釋放巨大的能量,這也是氫彈與原子彈的爆炸原理,理論上說相反過程的反應也是可以進行的,但是難度非常大。愛因斯坦的狹義相對論描述到,質量和能量可以相互轉化,也就是大名鼎鼎的質能方程,微小的質量可以轉化為巨大的能量,比如在廣島原子彈中,質量虧損還不到1克。
  • 質量可以轉化成能量嗎?2
    關於前面提到的質量和能量的問題,我認為質量守恆和能量守恆是我們這個世界運行的普遍規律,放之四海而皆準。的確,在原子核反應中出現了質量虧損,同時放出了巨大的能量,相反的過程也會出現,但不能理解為質量轉化成能量,或能量轉化為質量。
  • 都知道E =mc^2,但是質量將從哪裡獲取能量呢?
    愛因斯坦在1934年為一群旁觀者推導出了狹義相對論。我們用來描述宇宙的所有方程中,最著名的一個就是:E = mc^2,也是最深刻的。它是100多年前由愛因斯坦首次發現的,它教會了我們許多重要的事實。我們可以把質量轉化為純粹的能量,比如通過核裂變、核聚變或物質反物質湮滅。我們可以從純粹的能量中創造出粒子(和反粒子)。
  • 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。
  • E=MC^2參與著我們日常生活中的質能轉換
    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。也就是說我們可以直接從能量中產生物質;事實上,在粒子加速器中我們一直再做這樣的事情。
  • 如何理解愛因斯坦的質能方程,質量是如何消失的
    文/科學新視界,百家號首發,轉載請註明來源於百家號在愛因斯坦誇時代的提出質能方程以前,人們總是講質量和能量做了絕對的區分,那時候科學家認為,質量和能量是不一樣的,質量有實體,而能量像是空中樓閣,只能間接的測量,並沒有精準的定義