该公式的推导过程比较复杂,下面解释一下这个公式。
该公式表明,任何有质量的物体都蕴含着巨大的能量,蕴含的能量可以由该公式算出。该公式还表明质量与能量是等价的,有能量就有质量。但是,该公式并不是说一个物体可以将它说蕴含的能量全部释放出来。
在原子核反应中,科学家发现,核反应前后,原子核的总质量不相等,生成的新核总质量小于反应前原子核的总质量。科学家把这个现象叫做质量亏损。用减少的质量乘以光速平方,就可算出反应释放的能量。这就是这个公式的应用的一个例子。其实,化学反应中,反应物与生成物质量并不相等,变化的质量等于反应产生能量除以光速平方。只不过变化太小不能察觉,我们认为反应物与生成物总质量不变。
物体不能超光速可由这个公式看出:m=m0/根号下[1-(v/c)^2] (m0是物体静止质量,v是物体运动速度,c是光速,m是物体运动时质量),速度超过光速,根式下面小于0,无意义。另外,速度越接近光速m越大,要继续加速就越困难。
如果你想知道这两个公式的推导,建议你可以看一下爱因斯坦的<<狭义与广义相对论浅说>>。注意,不要以为是浅说就很简单,这些公式的推导都比较复杂。如果你对相对论还没有粗略的了解,也可以先找几本简单介绍相对论的书来看看。另外,高中物理教科书第三册最后一章也有介绍狭义相对论的。
质能等价理论是爱因斯坦狭义相对论的最重要的推论,即著名的方程式E=mC²,式中E为能量,m为质量,C为光速;也就是说,一切物质都潜藏着质量乘于光速平方的能量。 由此可以解释为什么物体的运动速度不可能超过光速。
一个静止的物体,其全部的能量都包含在静止的质量中。一旦运动,就要产生动能。由于质量和能量等价,运动中所具有的能量应加到质量上,也就是说,运动的物体的质量会增加。当物体的运动速度远低于光速时,增加的质量微乎其微,如速度达到光速的0.1时,质量只增加0.5%。但随着速度接近光速,其增加的质量就显著了。如速度达到光速的0.9时,其质量增加了一倍多。这时,物体继续加速就需要更多的能量。当速度趋近光速时,质量随着速度的增加而直线上升,速度无限接近光速时,质量趋向于无限大,需要无限多的能量。因此,任何物体的运动速度不可能达到光速,只有质量为零的粒子才可以以光速运动,如光子。
爱因斯坦小知识(2)