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第6章跨时代的质能公式E=mc^2
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物质不灭定律,说的是物质的质量不灭;能量守恒定律,说的是物质的能量守恒。
(信息守恒定律)
虽然这两条伟大的定律相继被人们发现了,但是人们以为这是两个风马牛不相关的定律,各自说明了不同的自然规律。
甚至有人以为,物质不灭定律是一条化学定律,能量守恒定律是一条物理定律,它们分属于不同的科学范畴。
爱因斯坦认为,物质的质量是惯性的量度,能量是运动的量度;能量与质量并不是彼此孤立的,而是互相联系的,不可分割的。
物体质量的改变,会使能量发生相应的改变;而物体能量的改变,也会使质量发生相应的改变。
在狭义相对论中,爱因斯坦提出了著名的质能公式:E=mc^2(这里的E代表物体的能量,m代表物体的质量,c代表光的速度,即3×10^8ms)。
爱因斯坦的理论,最初受到许多人的反对,就连当时一些著名物理学家也对这位年青人的论文表示怀疑。
然而,随着科学的发展,大量的科学实验证明爱因斯坦的理论是正确的,爱因斯坦才一跃而成为世界著名的科学家,成为20世纪世界最伟大的科学家。
爱因斯坦的质能关系公式,正确地解释了各种原子核反应:就拿氦4来说,它的原子核是由2个质子和2个中子组成的。
照理,氦4原子核的质量就等于2个质子和2个中子质量之和。
实际上,这样的算术并不成立,氦核的质量比2个质子、2个中子质量之和少了0.0302原子质量单位57!
这是为什么呢?因为当2个氘dao核(每个氘核都含有1个质子、1个中子)聚合成1个氦4原子核时,释放出大量的原子能。
生成1克氦4原子时,大约放出2.7×10^12焦耳的原子能。
正因为这样,氦4原子核的质量减少了。
这个例子生动地说明:在2个氘原子核聚合成1个氦4原子核时,似乎质量并不守恒,也就是氦4原子核的质量并不等于2个氘核质量之和。
然而,用质能关系公式计算,氦4原子核失去的质量,恰巧等于因反应时释放出原子能而减少的质量!
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