質(zhì)能關(guān)系
愛(ài)因斯坦早在1905年發(fā)表狹義相對(duì)論的原始論文,作為相對(duì)論的一個(gè)推論,他又提出了質(zhì)能關(guān)系。這種關(guān)系的發(fā)現(xiàn),對(duì)解釋原子能釋放有重大意義。
在知道原子能以前,只知道世界上有機(jī)械能,如汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能;有化學(xué)能,如燃燒酒精放出熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸細(xì)怏w和水;有電能,當(dāng)電流通過(guò)電爐絲以后,會(huì)發(fā)出熱和光,等。這些能量的釋放,都不會(huì)改變物質(zhì)的質(zhì)量,只會(huì)改變能量的形式。
例如,兩輛完全相同的汽車(chē),都是5噸,一輛在運(yùn)動(dòng),一輛是靜止的,運(yùn)動(dòng)的車(chē)雖然有動(dòng)能,但其質(zhì)量與靜止的車(chē)是完全一樣的,不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化;如果運(yùn)動(dòng)的車(chē)一旦與靜止的車(chē)發(fā)生碰撞,猛然停止時(shí),動(dòng)能雖然失去了,可我們發(fā)現(xiàn),汽車(chē)在相撞處變得很熱。這是什么原因呢?汽車(chē)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了撞擊點(diǎn)金屬的熱能,而汽車(chē)的質(zhì)量仍然沒(méi)有改變,還是5噸。這是用我們的常識(shí)可以理解的。
但愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)質(zhì)能關(guān)系以后,他的理論是,質(zhì)量也可以轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰,而且這種轉(zhuǎn)變的能量非常巨大。
例如,原子能比化學(xué)反應(yīng)中釋放的熱能要大將近5千萬(wàn)倍:鈾核裂變的這種原子能釋放形式約為200,000,000電子伏特(一種能量單位),而碳的燃燒這種化學(xué)反應(yīng)能量?jī)H放出4.1電子伏特。原子能是怎樣產(chǎn)生的呢?前面已經(jīng)提到,鈾核裂變以后產(chǎn)生碎片,我們發(fā)現(xiàn),所有這些碎片質(zhì)量加起來(lái)少于裂變以前的鈾核,那么,少掉的質(zhì)量到哪里去了,就是因?yàn)檗D(zhuǎn)變成了原子能。數(shù)學(xué)上用E=mc2 的公式來(lái)表示,即:能量等于質(zhì)量乘以光速的平方。由于光速是個(gè)很大的數(shù)字(c=30,000,000,000厘米/秒),所以質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰亢髸?huì)是個(gè)非常巨大的數(shù)量。愛(ài)因斯坦的理論超出了人們的常識(shí)范圍,這正是他的過(guò)人之處。
愛(ài)因斯坦的這個(gè)質(zhì)能關(guān)系正確地解釋了原子能的來(lái)源,奠定了原子能理論的基礎(chǔ)。
愛(ài)因斯坦
費(fèi)米的少年時(shí)代
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