E=mc²,质能方程中为何会呈现光速平方呢?

E=mc²,史上最出名的物理公式之一,揭示了物体所含能量与其自身质量的本质关联,如果说爱因斯坦和相对于于论之所以有这么大名声,这个公式的贡献得占一半。名声大归名声大,有些朋友在仔细思考这个公式后有了这

E=mc²,史上最出名的物理公式之一,揭露了物体所含能量与其本身质量的本色关联,如果说爱因斯坦以及相对于论之所以有这么大名声,这个公式的贡献得占一半。

名声大归名声大,有些朋友在细心思考这个公式后有了这样的纳闷:

质能方程揭露了能量与质量的关系,可为何在公式中的系数一定要是光速的平方呢?我知道光速是一个常数,但为何非要平方,而不是什么立方之类的呢?

实际上这样的纳闷并无什么价值,乃至可以说是无用的,为何这么说呢?很简单,如果你采取几何单位制,那么质能方程就直接变为了E=m,光速c连个影子都没有呈现,由于在几何单位制中,光速c的值为1,应用这类单位制,使得质能方程的含意更为一目了然。

可能有些朋友又要反驳了,你转化单位制只是取巧而已,从国际单位制到几何单位制,尽管模样变了,但少掉的光速只是化作另外一种情势埋藏在公式里,而现在我只想知道为何质能方程会呈现光速,为何在国际单位制中还是以光速平方呈现的?

既然如斯,那么只能用狭义相对于论去解释了,由于质能方程自身就是狭义相对于论的推论之一,而光速这一物理量在狭义相对于论中拥有特殊地位,由于树立狭义相对于论的两大基础之一就是光速不变原理。如斯说来,如果要讲的一清二楚,那咱们至关于要讲狭义相对于论从头开始推导才行,但是这显然不合适在科普文章中呈现,因而咱们必需先找一个共同承认的认知基础,然后在此基础上进行推导,这样既不失严谨,也不会显的过于复杂。

那么这个共同的认知基础是什么呢?没错,就是狭义相对于论的质增效应,也就是咱们往常所说的物体运动速度越快,其质量就变的越大。

退一步来说,对光速不变原理发生纳闷,实际上也是正常的,由于从常识的角度斟酌,光速如何可能会不叠加呢?由于日常生活中运动物体的速度都是可以叠加的啊。但遗憾的是,不论从麦克斯韦方程还是迈克尔逊莫雷试验,光速在任意惯性系下都是一个定值,已经成了咱们不可辩论的事实。

与其反对它,不如尝试接受它,一旦以这样的结论作为先提前提,咱们会发现由此诞生的狭义相对于论,为自然界中更多的物理现象提供了更好更合理的解释,比如人类后来钻研出的核武器,质能方程就是解释了为何核武器能够有如斯巨大的能量释放(注意一点,质能方程其实不是核武器研制的理论基础,仅仅是解释了巨大能量的来源)。

总的来说,咱们无须纠结为何是光速的平方,由于E=mc²是狭义相对于论的一个很自然的推论,理论所反应的只是宇宙的一组自然规律罢了,至于为何规律是这般样子,这是一个科学没法回答的问题。由于这样不断的问下去,最后都会归结于宇宙究竟是什么等等这些问题上去。

本篇文章的内容到此收场。

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