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狹義相對論聽起來應(yīng)該如雷貫耳，想必當(dāng)年愛因斯坦也是絞盡腦汁之后取得的偉大成就，所以當(dāng)年一大波科學(xué)家都看不懂！但其實(shí)在1905年，愛因斯坦發(fā)表了一大波論文，而最著名的《論運(yùn)動物體的電動力學(xué)》(狹義相對論)和《物體的慣性同它所含的能量有關(guān)嗎？》（質(zhì)能方程）發(fā)表時間分別是9月26日和9月27日，居然就相隔一天，這腦子果然不是一般人所能理解！ 《論運(yùn)動物體的電動力學(xué)》聽起來有些拗口，但簡單的如質(zhì)增效應(yīng)、尺縮效應(yīng)以及鐘慢效應(yīng)各位肯定是知道的，這篇論文說的就是這個！ 而《物體的慣性同它所含的能量有關(guān)嗎？》的內(nèi)容則是質(zhì)能等價方程，論文只有薄薄幾頁，是《論運(yùn)動物體的電動力學(xué)》論文的延伸，描述的是在質(zhì)增等效應(yīng)下，物體蘊(yùn)含的能量變化計算公式，而這個公式在推導(dǎo)出物體的能量在靜止時為：E=mc2 這肯定有些驚悚，一個物體靜止時怎么可能會有能量？根據(jù)動能公式計算，很明顯就是0，因因?yàn)樗俣葹榱?，但根?jù)狹義相對論中的速度疊加的洛侖茲變換公式與質(zhì)增效應(yīng)等推導(dǎo)出來的物體靜止時蘊(yùn)含的能量為質(zhì)量與光速平方的積，因?yàn)楣馑俦旧砭褪莻€龐大的數(shù)字，這個平方之后所顯示的能量實(shí)在有些超出理解！那么是怎么推導(dǎo)出來的呢？我們來了解下這個簡單的過程。所用到的知識點(diǎn)包括：
具備了這些基礎(chǔ)之后，理解E=mc2的推導(dǎo)過程并不復(fù)雜！ 有興趣的朋友可按下圖推導(dǎo)一番，每一步都有詳細(xì)公式變換過程和說明： 上圖是網(wǎng)上隨便一搜都能找到的E=mc2的推導(dǎo)過程，但比較有趣的是當(dāng)年愛因斯坦的論文中不知因何原因并沒十分清楚交代系數(shù)c∧2的來由，這在當(dāng)時頗有爭議，理論物理學(xué)家馬克斯·玻恩在《我們這一代的物理學(xué)》中描述“質(zhì)能方程式的得出，在當(dāng)時引起了極大的爭議?！?！ 另一個角度的質(zhì)能轉(zhuǎn)換推導(dǎo)過程吉姆·巴戈特的《量子空間》中介紹了另一種思路的質(zhì)能方程推導(dǎo)公式，似乎這種更直觀一些，這個思路需要理解幾個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：
過程：質(zhì)量為m的物體在引力場總能量等于動能+勢能，如果要在這個引力場中達(dá)到最大的能量，勢必這個物體要達(dá)到光速，在引力場中，只有在史瓦希半徑（視界）處才能達(dá)到光速，那么整個系統(tǒng)的能量計算公式如下 E=E動+E勢=mv^2 /2+ GmM/R 史瓦希半徑計算公式為： R=2GM/C^2 將這個公式代入上式為： E=mv^2 /2+ GmMC^2/2GM=mv^2 /2+mC^2/2 當(dāng)質(zhì)量為m的物體到達(dá)史瓦希半徑位置時，速度達(dá)到光速，動能公式中的v即可以C代替，因此得到：E=mc2 這是另一個角度的推導(dǎo)過程，這個角度比用各種轉(zhuǎn)換的過程相比來得更容易理解一些！ 但必須要提醒一下各位的是史瓦希半徑時愛因斯坦在發(fā)表廣義相對論后，大神史瓦希在一戰(zhàn)戰(zhàn)場上根據(jù)廣相的引力場公式解出的一個特殊解，甚至連愛因斯坦當(dāng)時也不太相信有這樣的天體存在！引力場方程方程看起來非常簡單，如下圖： 但廣相的引力場方程并不是狹義相對論中的各種變化繞個腦子即可，它是一個二階非線性偏微分方程組，包含了10個二階非線性偏微分方程，含有16個自變量，要求解是異常困難的，大神史瓦希在戰(zhàn)場上從引力場方程中解出天體坍縮成黑洞的半徑，這個腦袋也是非一般人所能擁有，但可惜的是史瓦希在發(fā)表了這個廣相嚴(yán)格解時已經(jīng)在俄國前線的戰(zhàn)壕中染上一種自身免疫性疾病天皰瘡，1916年3月被送回德國，同年5月11日去世，終年42歲！無獨(dú)有偶，發(fā)明第一顆核電池的亨利·莫斯利也在戰(zhàn)場上架設(shè)電話線時被土耳其狙擊手擊中頭部，當(dāng)場死亡，終年27歲！ 不得不說這真的非?？上?，科學(xué)家居然被派上戰(zhàn)場且擔(dān)任極其低級的工作，繼而在戰(zhàn)場上不幸身亡，之實(shí)在是一種暴殄天物的行為！而后來的二戰(zhàn)各國明顯長進(jìn)不少，幾乎所有的科學(xué)家都被保護(hù)起來，無論如何也輪不到他們上戰(zhàn)場！ |
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