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質(zhì)能方程E=MC2,為什么要乘以光速的平方?通俗解釋

愛因斯坦最著名的公式E=MC2可謂是家喻戶曉。上世紀,愛因斯坦提出的質(zhì)能方程公式在原子彈的研發(fā)中起到了關鍵性的理論支持。 人們以前往往認為 質(zhì)量小的物體,能量也大不到哪里去。但質(zhì)能方程的提出,打破了人們原有思維的藩籬。 一個物體的質(zhì)量再小,它完全釋放的能量卻是巨大,原因在于 即便質(zhì)量再小 只要乘以光速的平方(光速=299792458m/s)這么巨大的常數(shù)也會瞬間提高逼格。

原子彈爆炸瞬間

質(zhì)能方程只是理想轉(zhuǎn)換模型

你想知道你到底有多重,你就得稱體重。你想知道一個石頭有多大的體積,就把它放入水中,上漲的水量就是它的體積,這些物理量都是可以測量的。

但若想知道一個有質(zhì)量的東西到底蘊含多少能量,我們就束手無策了,因為我們沒有任何設備可以測量它到底蘊含多少能量。但牛人還是有的,稱不了地球的質(zhì)量,那還算不出來了嘛!

我們知道一個物體的運動伴隨著許多形式的能量,比如熱能,動能,勢能。總能量等于各種形式能量之和。如果我們要測量總能量,可不可以把其他形式的能量轉(zhuǎn)化成某個單一形式的能量。(就相當你現(xiàn)在手里有美元,人民幣,日元,歐元。如果你想知道你擁有的總財富,是不是就得把其他幣種換成單一的幣種進行疊加,比如把其他錢全部按匯率折算成人民幣,這樣你才真正知道你的財富總量。

愛因斯坦和他的質(zhì)能方程

愛因斯坦選擇 動能 作為單一能量形式進行換算

大家知道,東西運動都有熱輻射,電磁輻射等等能量形式,電磁輻射是以光速行進的。

現(xiàn)在假設這個物體沒有其他能量形式,它的能量全部轉(zhuǎn)換為電磁輻射形式散發(fā),那么此時它的動量就是質(zhì)量乘以速度,因為電磁波的速度是光速,所以此時的動量=MC,動能就是1/2mc2

質(zhì)能方程

至于為什么質(zhì)能方程是E=MC2,而不是E=1/2mc2。 關鍵在于相對論中的質(zhì)量公式,相對論認為,速度越快 質(zhì)量越大,所以物體在運動的時候,質(zhì)量并非靜止時的質(zhì)量,然后就得導出一個常數(shù)彌補運動時的質(zhì)量,(至于怎么推導,有興趣的可以百度,)于是就有E=MC2!

M是運動時的質(zhì)量,m是靜止時的質(zhì)量

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