爱因斯坦的方程E=mc²出现在从棒球帽到保险杠贴纸的任何东西上。这甚至是玛丽亚·凯莉2008年专辑的名字。但是爱因斯坦著名的方程到底是什么意思呢?
首先,E代表能源和米代表质量是对物质数量的测量。能量和物质是可互换的。此外,重要的是要记住宇宙中有一定数量的能量/物质。
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如果你读过苏斯博士(Dr. Seuss)的儿童读物《飞贼》(The Sneetches),你可能还记得故事中那些黄色的、像鸟一样的角色是如何通过一台机器在“星星肚子的飞贼”和18新利最新登入“普通肚子的飞贼”之间来回切换的。在整个故事中,打喷嚏的次数保持不变,但普通和星腹之间的比例发生了变化。能量和物质也是如此。总量保持不变,但能量有规律地从形式转变为物质,从物质转变为能量。
现在我们要讲的是方程的c²部分,它的作用和《Sneetches》里的开星机和开星机是一样的的c代表光速,一个通用常数,所以整个方程分解为:能量等于物质乘以光速的平方。
为什么你需要将物质乘以光速来产生能量呢?原因是能量光波或辐射以光速传播。这相当于每秒18.6万英里(每秒30万公里)。当我们在a里面分裂一个原子核能植物或原子弹爆炸时,产生的能量以光速释放。
但为什么是光速的平方呢?原因是动能,或运动能量,与质量成正比。当你加速一个物体时,动能增加到速度的平方。你会在任何驾驶员的教育手册中找到一个很好的例子:如果你把速度增加一倍,制动距离就会延长四倍,所以制动距离等于速度的平方[来源:新南威尔士大学物理学:爱因斯坦光].
光速的平方是一个巨大的数字,它说明了在微小的物质中有多少能量。18新利最新登入一个常见的例子是,如果将1克水的整个质量通过E=mc²转化为纯能量,那么它包含的能量相当于20,000吨(18,143公吨)TNT爆炸。这就是为什么如此少量的铀或钚可以产生如此大规模的原子爆炸。
爱因斯坦的方程为许多技术进步打开了大门,从核能、核医学到太阳的内部工作机制。它告诉我18新利最新登入们物质和能量是一体的。
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最初发表于2010年9月14日