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爱因斯坦是站在人类科学界顶端的人物,一直以来都被人们认为是神一般的存在,从这位天才在世界上出生的那一刻开始,就注定其要为人类贡献一生的智慧,从相对论再到宇宙时空引力拉伸的研究,足以看出这位天才物理学家,早就已经不局限于在地球上研究简单的物理,而是已经在宇宙深处延伸。
这些我们都能够在相对论的课本中,领略到人追火车的神奇经历,也能够在时空引力扭曲章节,去感悟这位科学怪人研究的高度。而在目前高速发展的情况下,对21世纪影响最为深远的就是爱因斯坦的质能方程,也就是E=mc,在这其中,E表示的是物质的能量,m表示的是物质的质量,而c代表的就是光速,阐述了能量跟质量之间的联系。虽然看起来简单,却在3个方面决定了宇宙的真谛。
第一点,在这条方程式中,我们可以看出只要是具有质量的物体,必然就是携带能量。所以按照宇宙中的物质情况而言,静止的物体依然有大量能量的存在,跟其本身的质量成正相关,也就是说,按照经典力学中的说法,一般运动的物体就是具有动能,通过运动将能量转化,而静止的物体虽然不具备动能,但是拥有势能,这就是转化为动能的大前提。
给予一个真实的物理情景就是,将一颗静止在高度为H山顶的大石头,让它在在这高度上释放下来,忽略空气阻力的话,让其中的势能完全转化为动能的话,就会出现能量守恒转化,根据经典力学中的方程式,就可以列出mgh=1/2mv。
其中式子中的g表示的就是重力加速度,m就是物体的质量,方程式左边的就是势能,也就是大石头在静止过程中具有的能量,方程式右边就是动能,是静止到运动过程中的转化,完美诠释了能量跟质量之间的关系,而在这看似简单的表面情况下,其实统领宇宙中质量跟能量转变的方程式还是爱因斯坦的质能方程,只不过这一条列出的方程式,是在地球上具有重力情况下的具体表示。
第二点,在质能方程中我们还能够看出质量可以转为为纯能量的形式,所以在这条方程式中 我们能够发现1kg的物体要是实现完全的能量转化的话,就会出现9×10∧16J的能量,相当于2100万吨TNT物质的爆炸,并且这样的计算法则在核物质铀238发生裂变产生原子弹爆破的原理中,以及跟太阳内部的氢聚变反应都能够完美吻合,全部都是遵循爱因斯坦的质能方程。
足以看出这些都是质量转化为纯能量的表现,就跟原子弹跟氢弹的制造原理一样,前者是通过重核核物质发生裂变,后者是通过轻核物质发生聚变,都是在少许核物质的情况下,在瞬间爆破过程中,产生巨大的能量,是质量转化为纯能量的最好例子。
第三个点就是,能量可以从虚无的状态中产生质量,这一点就跟宇宙质量守恒定律相悖,因为这是站在狭义相对论的角度上来分析,具有物质的局限性,比如说,两个皮球相互碰撞,无论你用多大的皮球或者多大的速度,结果都还是两个皮球,然而要是换光子撞击电子,那么情况就会不一样。
因为当你把光子跟电子放置在大型的强子对撞机中,并且将速度加到光速,那么这样撞击出来之后,就会变成一个光子跟一个电子,外加一个全新物质反物质粒子,这也是目前科学家用于制造反物质的根本途径,而这跟质能方程应验,让能量从虚无的状态中转化。
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