愛因斯坦提出的E mc 2。那為什麼質量物體蘊含的能量等於質量成以光速的平方?

時間 2021-06-02 03:45:04

1樓:唐子騫

愛因斯坦建立狹義相對論動力學的基本假設是

1.在要求動力學適用於狹義協變性原理的前提下修改動量的定義(仍然假定動量僅僅依賴於速度和(靜)質量,具體來說,可以作擬設p=f(v)·m_0·v,其中v是物體在任乙個慣性系S中的速度,狹義協變性原理意味著f_(v)是乙個僅僅依賴於v而與慣性系S的選取的無關的因子)但維持動量守恆律,即體系的總動量在任何慣性系中觀察均守恆,且修改後的動量表示式應該在低速情況下以某種方式退化到牛頓力學中動量的表示式;

2.維持力的定義式,功的定義式以及動能定理的形式不變,F=dp/dt,dW=F·ds,\delta E(=E2-E1)=\delta W(=\int dW)。

在上面的要求下,開始推導:

首先,在1.的限制下,可以得到因子f(v)恰好是狹義相對論運動學中的洛倫茲因子,即f(v)=(1-(v/c)^2)^(-1/2),因此狹義相對論中動量的表示式為p=(1-(v/c)^2)^(-1/2)·m_0·v。

然後,將上面的結果帶入2.,直接計算可以得到對某一過程(比如用力推乙個質點運動,初速v1,末速v2),作功為\delta W=(1-(v2/c)^2)^(-1/2)m_0·c^2-(1-(v1/c)^2)^(-1/2)m_0·c^2。

於是,可以很自然的想到將動能(能量)重新定義為E=(1-(v/c)^2)^(-1/2)m_0·c^2即可以維持動能定理的形式不變,為了表示式簡單起見,我們將(1-(v1/c)^2)^(-1/2)m_0簡記為m,並稱之為動質量(雖然這種叫法比較容易讓人誤解隨後被Einstein拋棄但是由於某些原因在後來一直被沿用),於是在狹義相對論中能量的表示式就變為:E=mc^2。

2樓:陳宇

質能關係由質速關係決定,動質量減去靜質量再乘以光速的平方就是物體的動能,而低速狀態下物體動能就近似為0.5mvv 愛因斯坦認為物體動能就是物體總能量減去物體靜止時總能量得到,所以物體靜止能量為物體質量乘以光速的平方,物體總能量為物體動質量乘以光速的平方。

為什麼質量能量當量E mc 2,而動能E 1 2mv 2?

麻吉 在相對論裡面,質量和能量是當量。你理解的方程裡m應該是m0,也就是靜止質量。而當物體速度增加,質量也會變大,即 m m0 mv。而質能方程的m就是這個總質量m。增加的質量mv可以用洛倫茲變換算出來。那麼經典物理的動能就能夠通過質能方程來計算 Ek m c 2 m0 c 2 算出來Ek 1 2 ...

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