方程式为E=mc^2.其中E表示能量,m是质量,c为光速.重要的是,这个质量是一个可以变化的量.根据洛伦茨变换和狭义相对论,可以推导出当物体高速运动时,质量会根据速度发生改变,称动质量.同样会发生改变的还有长度,时间等等,不再赘述.而当物体相对参照系静止时,物体也具有静能量,此时质量为静质量m0.无论物体处于什么状态,其能量质量(广义)都满足这个方程关系.
当物体高速运动,其动质量与静质量满足以下关系:
m=γm0,其中γ=1/根(1-<v/c>^2)(但愿您能看懂)
动能量为mc^2,也是静能量m0c^2与动能Ek的和.在低速时,通过相应的数学归纳可以得到γ约等于[1+(<v/c>^2)/2],则这个公式在动能上可以与牛顿经典理论统一,得到Ek=(mv^2)/2.
下面附上一些补充资料,建议您先熟悉洛伦茨变换的概念后,在对质能方程进行学习,否则很难学通的.
方程式的含义
该公式表明物体相对于一个参照系静止时仍然有能量,这是违反牛顿系统的,因为在牛顿系统中,静止物体是没有能量的。这就是为什么物体的质量被称为静止能量。公式中的E可以看成是物体总能量,它与物体总质量(该质量包括静止质量和运动所带来的质量)成正比,只有当物体静止时,它才与物体的(静止)质量(牛顿系统中的'质量')成正比。这也表明物体的总质量和静止质量不同。
反过来讲,一束光子在真空中传播,其静止质量是0,但由于它们有运动能量,因此它们也有质量。
意义
在狭义相对论里,这一公式表明能量和质量等同。虽然很多人并不确切的知道这个公式的真实含义,但它已经成为人类历史上最有名的公式之一,并成为文化的一部分。有人认为这一公式直接导致了原子弹的设计和制造,但事实上质能转换公式对于原子理论和原子弹的设计和制造并无任何的直接或间接促进作用, 而仅仅是后人用来解释原子弹原理的解释工具之一. 而爱因斯坦本人对于原子弹制造的贡献在于, “关于原子弹和罗斯福,我所做的仅仅是:鉴于希特勒可能首先拥有原子弹的危险,我签署了一封由西拉德起草给总统的信”《爱因斯坦文集》第三卷335页。)。
背景及其影响
这个等式源于阿尔伯特爱因斯坦对于物体惯性和它自身能量关系的研究。研究的著名结论就是物体质量实际上就是它自身能量的量度。为了便于理解此关系的重要性,可以比较一下电磁力和引力。电磁学理论认为,能量包含于与力相关而与电荷无关的场(电场和磁场)中。在万有引力理论中,能量包含于物质本身。因此物质质量能够使时空扭曲,但其它三种基本相互作用(电磁相互作用,强相互作用,弱相互作用)的粒子却不能,这并不是偶然的。
这个方程对于原子弹的发展是关键性的。通过测量不同原子核的质量和那个数量的独立质子和中子的质量和的差,可以得到原子核所包含的结合能的估计值。这不仅显示可能通过轻核的核聚变和重核的核裂变释放这个结合能,也可用于估算会释放的结合能的量。注意质子和中子的质量还在那里,它们也代表了一个能量值。
一个著名的花絮是爱因斯坦最初将方程写为dm = L/c² (用了一个“L”,而不是“E”来表示能量,而E在其它地方也用来表示能量)。
一千克物质完全等价于
89,875,517,873,681,764 焦耳或
24,965,421,632 千瓦时
21.*********** 千吨TNT当量
大约0.*********** Quads(千兆英热单位)
重要的是要注意实际的静质量到能量的转换不大可能是百分之百有效的。 一个理论上完美的转化是物质和反物质的湮灭;对于多数情况,有很多带静质量的副产品而不是能量,因而只有少量的静质量真正被转换。在该方程中,质量就是能量,但是为了简明起见,转换这个词常常被用于代替质能等价关系,实际上通常所指的一般是静质量和能量的转换。
相对论是对经典力学的高阶修正而且在低能或者说经典领域牛顿和相对论力学不是等价的。
那么什么是等价的?仅仅是动能的表达式,而不是总能量。
在从经典力学到高速情形的外推中,爱因斯坦证明了经典力学是错误的。在低速物体的情形,例如用于建立经典力学的那些,经典力学是相对论力学的一个子集。两个理论仅在经典领域之外导致矛盾。
参考资料:维基
伟大的物理学家爱因斯坦从相对论得出质量和能量之间存在如下的关系:
E=mc2.
这个方程叫做爱因斯坦质能联系方程,简称质能方程,式中c是真空中的光速,m是物体的质量,E是物体的能量.该方程表明:物体所具有的能量跟它的质量成正比.由于c2这个数值十分巨大,因而物体的能量是十分可观的、质量为1kg的物体所具有的能量为9×1016J,这一能量相当于一个100万kW的发电厂三年的发电量.对此,爱因斯坦曾说过:“把任何惯性质量理解为能量的一种贮藏,看来要自然得多.”物体贮藏着巨大的能量是不容置疑的,但是如何使这样巨大的能量释放出来?从爱因斯坦质能方程同样可以得出,物体的能量变化ΔE与物体的质量变化Δ的关系.
ΔE=Δmc2.
问题是;为了获得能量ΔE,怎样产生相应的Δm,当自由核子组成原子核时,要放出结合能,原子核的能量比组成原子核的核子的能量小,所以原子核的质量要比组成核的核子质量小.
我们把组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质量亏损.如果可以知道核的质量亏损,就可以根据质能方程,计算出原子核的结合能.
应该是 E=MC2 ???
那个2是平方...
能量=物质的质量 乘 光速的平方
我们知道,光速度是个很大的数字,他的平方就更大了,也就是说,即使是一点点的物质,如果让他消失,变成能量的话,也是相当巨大的...
这个公式也是发明原子弹的基本方程.没有这个方程.我们不会知道消耗物质可以产生如此大的能量......