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能量与质量的等价性: 爱因斯坦与镭的实验

时间:2023-07-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:爱因斯坦的等式有力地说明能量与质量是同一件事。如果一个物体获得或失去质量或能量,那根据E=mc2等式,它就获得或失去一定量的质量或能量。爱因斯坦认为,镭在放射热量的同时也在损失质量,但那时还没有仪器能够精确地测量出镭在产生能量时损失的那些微小的质量,因此也就无法通过实验验证爱因斯坦的解释。

能量与质量的等价性: 爱因斯坦与镭的实验

爱因斯坦的等式有力地说明能量与质量是同一件事。如果一个物体获得或失去质量或能量,那根据E=mc2等式,它就获得或失去一定量的质量或能量。目前,我们只讨论了动能,这个等式适用于其他形式的能量吗?比如,如果一个物体温度下降,它会失去质量吗?实际上它真的会。温度是衡量物体中原子和分子运动速度的指标,所以根据等式,它们运动速度越快,物体质量就越大。

爱因斯坦认为这个等式还可以解决波兰物理学家玛丽·居里的一个奇特发现。居里夫人观察到一盎司的放射性镭每小时可以产生4000卡路里的热量,而且可以源源不断地产生热量。她不禁想,这些能量是哪里来的?爱因斯坦认为,镭在放射热量的同时也在损失质量,但那时还没有仪器能够精确地测量出镭在产生能量时损失的那些微小的质量,因此也就无法通过实验验证爱因斯坦的解释。爱因斯坦写道:“这个想法非常有趣,但上帝会嘲笑我还是会指引我,我也不知道。”

居里夫妇在做实验

多年后,也就是1948年,爱因斯坦用下面这段话解释能量与质量是同一件事:(www.xing528.com)

“根据狭义相对论,质量与能量只是表述不同,其内涵是相同的。E=mc2中能量等于质量乘以速度的平方,这表示哪怕质量只增加一点也可以转化成非常大的能量,反之成立。根据上面的等式,我们可以得出质量和能量是等同的。”

光速是一个很大的值,光速的平方当然就更大了。这表示少量的物质也可以产生巨大的能量。物理学家理查德·沃弗森计算得出,一个葡萄干中储藏的能量便能满足纽约这个城市一天的需求。

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