導(dǎo)讀:如何深刻理解E=MC2這個方程?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。 該如理解該公式? 內(nèi)容如下: 我們都知道這個等式源于愛因斯坦對于物體慣性和它自身能量關(guān)系的研究。研究的著名結(jié)論就是物體質(zhì)量實(shí)際上就是它自身能量的量度。為了便于理解此關(guān)系的重要性,可以比較一下電磁力和引力。 電磁學(xué)理論認(rèn)為,能量包含于與力相關(guān)而與電荷無關(guān)的場(電場和磁場)中。在萬有引力理論中,能量包含于物質(zhì)本身。因此物質(zhì)質(zhì)量能夠使時空扭曲。 這個方程對于原子彈的發(fā)展是關(guān)鍵性的。 物體的靜止能量是它的總內(nèi)能,包括分子運(yùn)動的動能、分子間相互作用的 勢能、使原子與原子結(jié)合在一起的化學(xué)能、原子內(nèi)使原子核和電子結(jié)合在一起的電磁能,以及原子核內(nèi)質(zhì)子、中子的結(jié)合能…….物體靜止能量的揭示是相對論最重要的推論之一,它指出,靜止粒子內(nèi)部仍然存在著運(yùn)動。一定質(zhì)量的粒子具有一定的內(nèi)部運(yùn)動能量,反過來,帶有一定內(nèi)部運(yùn)動能量的粒子就表現(xiàn)出有一定的慣性質(zhì)量。 在基本粒子轉(zhuǎn)化過程中,有可能把粒子內(nèi)部蘊(yùn)藏著的全部靜止能量釋放出來,變?yōu)榭梢岳玫膭幽?。例如,?dāng)π介子衰變?yōu)閮蓚€光子時,由于光子的靜止質(zhì)量為零而沒有靜止能量,所以,π介子內(nèi)部蘊(yùn)藏著的是全部靜止能量。 守恒定律 :在一個孤立系統(tǒng)內(nèi),所有粒子的相對論動能與靜能之和在相互作用過程中保持不變,稱為質(zhì)能守恒定律。 在相對論里,質(zhì)能公式描述了質(zhì)量與能量存在固定關(guān)系。在經(jīng)典力學(xué)中,質(zhì)量和能量之間是相互獨(dú)立、沒有關(guān)系的,但在相對論力學(xué)中,能量和質(zhì)量只不過是物體力學(xué)性質(zhì)的兩個不同方面而已。這樣,在相對論中質(zhì)量這一概念的外延就被大大地擴(kuò)展了。 愛因斯坦指出:“如果有一物體以輻射形式放出能量ΔE,那么它的質(zhì)量就要減少 至于物體所失去的能量是否恰好變成輻射能,在這里顯然是無關(guān)緊要的,于是我們被引到了這樣一個更加普遍的結(jié)論上來。物體的質(zhì)量是它所含能量的量度。他還指出這個結(jié)果有著特殊的理論重要性,因?yàn)樵谶@個結(jié)果中,慣性質(zhì)量和能量以同一種東西的姿態(tài)出現(xiàn)……我們無論如何也不可能明確地區(qū)分體系的‘真實(shí)’質(zhì)量和‘表現(xiàn)’質(zhì)量。把任何慣性質(zhì)量理解為能量的一種儲藏,看來要自然得多。 這樣,原來在經(jīng)典力學(xué)中彼此獨(dú)立的質(zhì)量守恒和能量守恒定律結(jié)合起來,成了統(tǒng)一的“質(zhì)能守恒定律”,它充分反映了物質(zhì)和運(yùn)動的統(tǒng)一性。質(zhì)能方程說明,質(zhì)量和能量是不可分割而聯(lián)系著的。一方面,任何物質(zhì)系統(tǒng)既可用質(zhì)量m來標(biāo)志它的數(shù)量,也可用能量E來標(biāo)志它的數(shù)量;另一方面,一個系統(tǒng)的能量減少時,其質(zhì)量也相應(yīng)減少,另一個系統(tǒng)接受而增加了能量時,其質(zhì)量也相應(yīng)地增加。 愛氏的貢獻(xiàn)不僅僅是質(zhì)能方程所揭示的能量與質(zhì)量的關(guān)系。更是延伸了人們對于慣性的認(rèn)識。這我在此書的開頭,論證引力是慣性源泉的時候,就提到了。即能量具有慣性是愛氏的貢獻(xiàn)。 而我關(guān)于慣性的思考,在第四十九章,列出了以下幾點(diǎn): 1、任何過程要考慮時間,考慮時間就要涉及速度。速度的上限是光速。所以慣性作用的速度也是光速。超距作用不可想象,沒有理論基礎(chǔ),也沒有實(shí)質(zhì)想象的實(shí)驗(yàn),包括量子糾纏也不算。 2、任何具有質(zhì)量的物質(zhì)具有慣性,任何具有能量的東西也具有慣性。能量本身就是具有慣性的。就說明這是一種普遍的性質(zhì)。就要考慮到物質(zhì)或能量的整體。而這樣?xùn)|西就是時空,就是引力場。慣性與距離無關(guān),因?yàn)檫@是一種性質(zhì)。我們不能說A物質(zhì)對B物質(zhì)的慣性是多少。沒有這樣的說法。我們只是說A物質(zhì)的慣性怎樣,B物質(zhì)的慣性咋樣?說慣性作用的速度是光速,是說物體抵抗運(yùn)動狀態(tài)改變的速度是光速。但有一個不爭的事實(shí)是——任何時候,物體都具有慣性。也就是從某種意義上來說,任何物體在任何時刻,都處于在抵抗運(yùn)動狀態(tài)改變態(tài)中,且這種反應(yīng)速度是光速。就好比一個靜止的杯子,它在以“光速”保持靜止的這樣的狀態(tài)。這種思維帶來一種“變態(tài)”情況,就是任何靜止和運(yùn)動的物體,都處于隱形“光速”中。所以愛氏的光速不變理論,是真理!就是這一點(diǎn),才是慣性讓人難以想象的地方!但一定要明白,這種光速不變的性質(zhì)是由于時空賦予的。我曾經(jīng)就此寫過文章。在這里就不展開討論了。 再重復(fù)一遍,任何物體在任何時刻,都以光速來抵抗運(yùn)動狀態(tài)的改變!即都以“光速”來保持原來運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì),就是慣性。這才是慣性的真面目!但慣性的本質(zhì)是引力場,是時空。即我常說的引力是慣性的源泉。大家此刻看看愛氏質(zhì)能方程E=MC2。這里本身就包含有光速,這不是偶然。再看看E0=M0C2。靜止質(zhì)量的物體也是有能量的。而且式中的的光速,是真實(shí)的!這也是我為何要一再告訴大家,重新去認(rèn)識慣性,重新去理解慣性。 我們的認(rèn)識還沒有完。我們很早就知道了慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量相等。但很多人認(rèn)為是偶然。我相信看了此書,你就不會這樣認(rèn)為了。引力還是慣性的源泉,是引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量相等的根本原因。 而引力的本質(zhì)是時空,不是時空彎曲。那么牛頓引力和愛氏引力理論的區(qū)別是什么?兩者沒有對錯,但愛氏理論更徹底,適用范圍更廣。但牛頓引力是更方便我們理解的,只要上過高中,就懂了。而愛氏理論,卻不是這樣的。 我可以用一個類比,來給大家展示兩者的區(qū)別。兩者就好比點(diǎn)和體的區(qū)別。牛頓引力是“點(diǎn)”,而愛氏引力是“整體”。 3、根據(jù)上面的思考,我們可以得出。慣性大小其實(shí)和距離沒有關(guān)系。因?yàn)檫@是一種性質(zhì),處于引力場中的物體,都具有這種性質(zhì)。你對于地球的慣性是多大,那么對于其他星球而言也是多大。 4、引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量相等的根本原因,就在于他們同屬一個體系的東西。那就是“引力理論體系”。都與引力場有關(guān)。都以質(zhì)量為量化衡量的標(biāo)準(zhǔn)。慣性強(qiáng)調(diào)“自身”狀態(tài)是咋樣的,而引力強(qiáng)調(diào)“與它物”的作用狀態(tài)是咋樣的。與其他物體的作用狀態(tài),就必須考慮距離,和引力常數(shù)。這是引力和慣性的區(qū)別。 5、所以狹義相對性原理和廣義相對性原理是沒有錯的,也是基于此的。引力場中,物體慣性的存在與參考系無關(guān)!因?yàn)閼T性的“光速”作用是恒定的。所以一切坐標(biāo)系(包括非慣性系)都是平權(quán)的,即客觀的真實(shí)的物理規(guī)律,應(yīng)該在任意坐標(biāo)系下均有效。我不知道愛氏本人,是否也思考到關(guān)于慣性的這點(diǎn)認(rèn)識。但他一定是通過引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量相等去認(rèn)識狹義相對性原理和廣義相對性原理的。 6、而關(guān)于質(zhì)量的產(chǎn)生,必須回歸量子力學(xué)的相關(guān)理論。也就是說用希格斯場,希格斯機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。所以整個理論體系,一定是一個圓圈。大統(tǒng)一理論的構(gòu)想,是沒有錯的。數(shù)學(xué)家精于計算,但不一定也這樣考慮問題。所以我必須說出自己的思考,來告訴人們,簡單的物理現(xiàn)象中【慣性現(xiàn)象】,蘊(yùn)含著直達(dá)宇宙真理的秘密。 我們不妨來簡單的從公式本身去認(rèn)識一下。第一個問題E=MC2和E=hf本質(zhì)相同嗎?質(zhì)能方程中的E和普朗克公式中的E是沒有本質(zhì)區(qū)別的,是相同。 大家仔細(xì)看看這幾個公式。質(zhì)能方程公式E=MC2,M是質(zhì)量,C是光速。普朗克公式E=nhf,n是光子個數(shù),h是普朗克常數(shù),f是頻率。光速公式c=fλ,f是頻率,λ是波長。而德布羅意公式λ=h/p,P=nhc/(λt)。德布羅意波長公式適用于任何物質(zhì)。不論是宏觀還是微觀粒子。所以仔細(xì)看看這幾個公式,我們不難推理,宏觀到微觀理論是有聯(lián)系,是可以串起來的。也就說宏觀物理學(xué)和量子力學(xué)是融洽的。 引力不易于融入宇宙大統(tǒng)一理論的本質(zhì)原因,有這么幾個。 |
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