问：如何通过E=mc^2将能量转换为1g质量？为何爱因斯坦无言以对？
知识扫地僧2020-04-15 19:05
本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。
爱因斯坦要听到这话，估计会从棺材中跳出来。
很多人对爱因斯坦的E=mc^2存在误解，爱因斯坦并没有说过质量转化为能量或者能量转化为质量。这个方程叫做质能等价方程，质量不是真正的实体，它只是能量的另外一种形态，我们测量物体的质量其实都是早测量能量，你也可以理解为能量和质量是一枚硬币的两面，本质都是硬币。
下面我先通过公式和理论两部分来解释一下：
1905年是爱因斯坦年，他发表了多篇旷世奇文，并且获得了诺贝尔奖。从那时起，物理学家们跳出原来以牛顿为首的经典物理框架，开始了一番新天地。质能等价方程也是在那年年底诞生的，同时还有著名的《狭义相对论》，不过《狭义相对论》较早一点，而质能等价可以说是《狭义相对论》的延续。
爱因斯坦基于光速不变原理和相对性原理，两条公理推导出了《狭义相对论》的全部，其中质增效应描绘质量也是相对的与速度相关。
从质增公式中，可以得到v≠0和v<光速c，所以静态质量不为0的物体无法达到光速。当物体运动速度越快，其动质量越大。
在牛顿经典物理中，牛顿认为质量是一个固有的量，不会因为运动状态改变，而发生改变，动能的增加ΔE，只取决于速度的变化，其公式为：
然而通过《狭义相对论》中的质增效应可以推导出爱因斯坦的动能公式ΔE为：（即动质量减去初始质量再乘以光速的平方）
爱因斯坦从中发现了一个超级大秘密，首先在光速恒定这条公理下：物体的动能与牛顿的“绝对时间”观下的动能不相同，第二，物体能量的增加竟然是因为质量的增加！那么质量是什么，不言而喻。光整公式不说理论，就是纯属耍XX，不是我性格。
下面我从物体质量是怎么来的说说：
在牛顿力学中质量具有惯性，表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度，似乎有一种能量在阻止物体改变运动状态。通过质能公式，我们可以得到系统中包含的静能量将表现为质量。
它们不存在转化，就像你叫小红，你的小名小宝贝，我无论叫小红还是小宝贝都是在叫你。能量只能从一种能量形式转换为另一种能量形式，所有形式的能量都表现出这种行为，所以我们有了质量幻觉。
量子力学
从量子力学看，组成物质的最小单位为原子、分子，而原子的质量包含了电子和电子核，其中电子质量可以忽略不计，原子核中的质量来源于中子、质子，它们又由3夸克子组成，简单来说夸克的质量是从希格斯场获得的。
上帝粒子，质量之源希格斯玻色子也叫质量之源，上帝粒子，物质的质量来源于夸克在希格斯玻色子形成的场中运动。
当夸克通过希格斯玻色子形成的场，产生了相互作用，从而具备了势能，这与电子在电子场中拥有的势能没有什么区别，所以我们可以说物质之所以有质量是因为组成它的基本粒子互相作用，使其具备了一定的势能。由此可见质量就是能，也就是能量。
该质量等于存在的总能量除以真空中光速的平方，所以您赋予任何物体更多的能量，它看起来就越重。任何具有能量的系统，当尝试以某种力加速时，都会表现为质量为E /（C ^ 2）。
举例子
用一句不太准确的话来说，每次你在烧水，实际上就是在增加它的质量，虽然它太小了，以至于你察觉不到。
同理：太阳辐射曾经是太阳具有的能量的一部分，它经历了千山万水来到了地球，传递给地球的万物，这是太阳失去质量的一部分，用来提高地球的质量。
如果你理解了这两例子，应该就可以理解质能等价的概念。你可以发现这些过程中并非转化。
关于E=mc^2，平常只是代表相对静止的物体具有的能量，我们也叫静质量。
当我们给水加热，其获得能量为ΔE =Δmc^ 2，Δm为增加的质量即（m-m0），所以我们说给水加热会使其增加质量，Δ表示变化，因此Δm是初始产物和获得或者失去能量之后的质量差。
1g物质
由此我们可以说要得到1g质量，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），其结果为0.001（kg）*9*10^16m/s=9*10^13焦耳。
我们通过原子弹或者炸药释放出的能量来计算出1g质量所需要的炸药数量。
如果物质和原子弹完全处于封闭的空间内，能量没有发生外溢，并且物体完全接收了原子弹给予的能量，那么物体接收的能量就是炸药失去的质量，并且爆炸之前和爆炸之后这个封闭空间质量恒定不变，也可以说能量恒定不变，即能量守恒。
总结：使物体增加1g质量的办法就是使炸药释放出1g质量。
举报/反馈
0
0
收藏
分享
