E=mc∧2,如斯简练的公式,却蕴含着深刻的事理,这就是质能方程,它是从狭义相对论中推导出的结论。爱因斯坦用光速这个常数,便将质量和能量这两个物理学中很是主要的物理量联系起来,表白质量和能量是等价的。
光每秒能跑30万公里,数值很是大,它的平方天然是一个十分复杂的数字,这也意味着很小的质量中就蕴含着很是复杂的能量。数据显示,仅1千克铀235全数裂变,就半斤八两于燃烧2000吨煤所释放的能量,而这一裂变过程仅丢掉了不到0.1%的质量。
这里趁便提一下,核弹的发现与质能方程没有多大关系,当然也与爱因斯坦没有多大关系,爱因斯坦只是在二战时代曾经建议美国要赶在德国之前研制出原枪弹。仅知道一个质能方程,人类也只是知道物质中蕴含着庞大的能量,至于怎么操纵,却不知道,这样底子发现不出原枪弹,原枪弹依靠的是链式核裂变反映。何况,就算爱因斯坦没有提出质能方程,人类也可以或许发现核弹。
核弹可以或许释放出庞大的能量,就是因为核反映过程中存在较大的质量吃亏,它们全都转化当作了能量。一般认为化学反映过程中反映前后的物质总质量是守恒的,不外细究下来,化学反映过程中也存在质量吃亏,究竟结果化学反映过程中陪伴着能量转变,只是这种转变十分细小,几乎可以忽略。
质量是最根基的物理量之一,可分为静止质量和动质量,静止质量是物质处于静止状况时的质量,动质量则是物质因活动所具有的质量。因为物质不成能处于绝对静止状况,所以并不存在严酷意义上的静止质量。好比一个静止的苹果,组成它的粒子仍然在活动。而在这些反映过程中转化为能量的质量都是指静止质量,总之质量也可以作为能量的量度。
不管是核反映,仍是化学反映,都能释放出能量,反映过程中丢掉的这部门质量本家儿如果以光子、高能粒子等各类物质形式溜走了,能量也是以这种形式释放出来的。
既然质能是等价的,可为什么只见质量转化为能量,却不见能量转化为质量?
其实,能量转化当作质量的案例也很遍及,下面别离举三个例子。
1,按照相对论,物体的活动速度越快,它的质量就会越大,这是因为物体活动得越快,它所具有的能量也就越大。物体因为活动所多出来的质量,就是由能量转化而来的,这部门质量也被叫做动质量。只是当物质处在高速活动状况时,这种转变才会比力较着。当一颗绣花针以很是接近光速的速度活动时,甚至能扑灭地球。
2,组成原子核的质子由三个夸克组成,可质子的质量却比这三个夸克的总静止质量多得多。研究显示,这多出来的大部门质量就来历于夸克之间的强彼此感化,也就是由强力场的能量转化而来。
3,良多人认为能量只能依托于质量而存在,其实天然界中就存在纯能量状况的物质,好比光子,它就是一种处于纯能量状况的物质,静止质量为0。光和热,素质上是分歧频率的电磁波,而电磁波和光子是统一种物质分歧形式的存在状况。像光子这种纯能量形式的物质,也可以转化为什物粒子,此刻科学家们已经当作功在尝试室中操纵高能激光生当作正负电子对。而一对正负电子湮灭时就会100%转化为能量,也就是转化为光子。
能量凡是以物质的做功能力来权衡。分歧的活动形式,对应着分歧形式的能量,这些能量可以转化转移。
在良多人的认知里,质量和能量仍有很大的分歧。质量凡是看得见摸得着,而且有质量的物体凡是都是什物。而能量则是以光、热等形式存在,给人的感受比力虚无缥缈。其实,质量和能量不仅等价,还不成朋分,它们是同一的。
不管是质量仍是能量,它们都不成能凭空呈现或消逝。质量守恒定律和能量守恒定律是天然科学中很是主要的定律,当人们熟悉到质量和能量等价后,便将上面两个定律合而为一,统称为质能守恒定律。








