力与动量的转化与能量体系相关

运动中的物体具有动量，动量是衡量运动数量的值，动量等于体积乘以速度。体积或是速度有一个增加，物体的动量便会增加。当两个运动中的物体相撞，两者间的动量也会互相转移。这种能量与动量的交换会形成力，作用在两个物体上。力可以衡量两者间能量和动量的转换率。力、能量和动量的关系可以用以下方程表示：

能量是什么？

等式中的E代表能量，但能量究竟是什么？早在19世纪40年代，物理学家威廉·汤姆森（后来的开尔文勋爵）便使用了这一术语，这也是该术语在当代的首次启用。当时，汤姆森意识到很多运动过程的驱使力量都与能量体系和能量形式的转换有关。能量有多种形式，比如我们肌肉中的化学能量可以支持我们的运动，还有动能，也就是运动的能量，另外还有势能，比如拉弓时弦上的能量。除此之外，还有电磁能、热能和原子能。有了能量，万事才能发生；没有能量，就什么事都不会发生。能量越多，它所能做的事情就越大。如果我们形容某个物体非常有能量，这说明这个物体能做很多事情。科学家们认为宇宙的能量是有限的，能量可以从一种形式转为另一种形式，能量不能被创造，也不能被毁灭。

动量=力×作用力持续的时间

能量=力×作用力持续的距离

以上方程对牛顿物理学和爱因斯坦相对论均适用。

无论物体间的相互作用如何，能量值是固定不变的，最终的能量总值与最初的能量总值一致，动量也是一样。牛顿第三定律也来源于此，即“对于任何运动，作用力和反作用力总是大小相等，方向相反”。火箭发射时，火箭向上的动量与发动机喷出热气向下的动量相互抵消。(www.xing528.com)

根据经典物理学，理论上我们可以将任何我们想要的能量传输到一个物体里，并将其加速到任何我们想要的速度。要做到这一点，只需要将一个足够大的力尽可能长时间地施加到这个物体上，如此一来，它的速度可以超越光速。当然，相对论不会认同这个观点。在相对论物理学中，我们可以给物体施加一个力，从而无限增大物体的动能。但是，无论这个力多大，无论我们施加时间多长，物体的移动速度永远不会超过光速。在经典物理学框架下，人们想当然地认为物体的质量不会发生变化，所以增加动能只能通过提高速度。但是，爱因斯坦却认为随着物体速度的提高，它的质量也会增加。当物体速度接近光速时，其本身动能的增加更多是来自其质量的增加而非速度的提高。

就像时间膨胀和长度收缩效应，物体本身并不会意识到质量的增加。宇宙飞船上的工作人员并不会因为其速度接近光速而感到自己越来越重。只有外围的观察者可以明显察觉到物体质量的增加，因为与飞船相比，观察者处于相对静止的状态，他可以看到飞船本身也是加速的阻力之一。

相对论认为，所有物体均不可能达到光速，因为在接近光速的过程中，其质量也会无限增大，随着自身重量的增加，它再加速需要的能量也会增加。爱因斯坦发表相对论时，人们就已经发现射线管中的电子在接近光速后，要将其加速会越来越难，但那时大家以为这是由电子与电磁场的某种关系所致，后来爱因斯坦证明这是由于电子质量增加的缘故。

质量是什么？

对于这个问题，也许最简单的解释就是看这个物体包含多少“东西”。质量与重量不同，你可以通过测量重量来测量质量，但这个质量是引力质量。10公斤土豆肯定比5公斤土豆质量大，但测量地点不同，引力就会不同，称重就会不同。比如，同样10公斤土豆，在月球上称就只有1.6公斤，但土豆总量不变，也就是说土豆的质量是一样的。质量也可以显示惯性的量或者对运动的阻力，也就是说物体都有惯性质量。根据牛顿力学，力等于质量乘以加速度（F=ma），所以我们也可以通过施加的力来判断一个物体的质量。