在經典物理學中,質量和能量是兩個完全不同的概念,兩者之間沒有確定的等價關系。壹定質量的物體可以有不同的能量。能量的概念也是有限的,力學上有動能和勢能。
質能方程E=mc?e代表能量,m代表質量,c代表光速(常數,c=299792458m/s)。由阿爾伯特·愛因斯坦提出。這個方程主要用於解釋核轉變反應中的質量虧損,以及計算高能物理中粒子的能量。這也導致了德布羅意波和波動力學的誕生。
愛因斯坦質能方程的三大意義
首先,即使是靜止的物體也有其固有的能量。能量有很多種形式,包括機械能、化學能、電能和動能。這些是運動或反作用物體的固有能量,可用來做功,如驅動發動機、點亮燈泡或把谷物磨成面粉。
但即使是靜止的普通物體也有固有的能量,而且這是壹種非常巨大的能量。這強烈暗示了在牛頓的宇宙中,兩個物體之間的引力應該是以能量為基礎的,相當於E = MC ^ 2的質量。
第二,質量可以轉化為純能量。質能方程告訴我們,每公斤質量可以轉化為9× 10 16焦耳的能量,相當於21萬噸TNT爆炸釋放的能量。
在放射性衰變、核聚變或核裂變過程中,參與反應的初始質量會大於最終質量,質量守恒定律無效,折算質量轉化為能量。從衰變的鈾到裂變的原子彈,再到太陽的核聚變,再到物質和反物質的湮滅,都遵循質能方程。
第三,能量可以從虛無中產生質量。第三個是最深刻的。如果兩個臺球相撞,結果仍然是兩個臺球。如果壹個光子和壹個電子碰撞,結果仍然是壹個光子和壹個電子。但如果壹個光子和壹個能量足夠高的電子碰撞,結果會是壹個光子、壹個電子和壹對新物質——反物質粒子。