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爱因斯坦的方程式 爱因斯坦在1905年9月发表的一篇文章里首次写下了E=MC2，文章题为《物体的惯性是否决定其内能》，题目并不起眼。在这篇三页纸的文章里，他用L代表能量，V代表光的速度。1912年以后，人们统一用E表示能量，m代表质量，c代表光速（来自拉丁词celeritas，速度的意思）。 根据自己对狭义相对论的研究，也根据光源移动，光速仍保持不变的事实，爱因斯坦得出结论：质量和能量从根本上说是可以互换的。他写道：“物体质量是其内能的一个尺度”。能量与质量相关。用方程式来表示就是，能量等于质量乘以光速的平方。
爱因斯坦在给他的朋友康拉德・哈比希特（Conrad Habicht）的信中写道：“这真是令人着迷而有趣的想法，我不敢肯定上帝是不是在嘲笑它，故意捉弄我。”
爱因斯坦并不是第一个将能量和质量联系起来的物理学家。奥地利的弗里德里希・哈泽内尔（Friedrich Hasenohrl）和法国的昂利·彭加勒（Jules Henri Poincare）都发表过类似的观点。然而爱因斯坦却是第一个得到E=MC2这个正确答案的人。 这个方程式说明，质量和能量不是独立的，和科学家原来的想法一致。就像物理学家托尼·罗思曼（Tony Rothman）在普林斯顿大学所说的：“或许这个说法就是这篇论文最重要的部分。在物理学家看来，质量和能量是一样的。” 爱因斯坦对吗？ 爱因斯坦在1905年的文章中做出了让人信服的推理，他还给出了一些估算值。后来，爱因斯坦和其他几位科学家继续对E=MC2方程式提出辩解。令人惊奇的是，爱因斯坦对方程式的研究完全不是来自实验室，但他还是得到了正确的答案。 华盛顿大学物理学家克利福德·威尔（Clifford Will）说：“他是正确的，因为试验已经证实了方程式的正确性。”在现代物理实验室里，爱因斯坦质能方程每天都能得到证实。威尔说：“质量—能量总是守恒的。这已用最精密的测量仪器检验过了。” 一个强大的方程式 罗斯曼（Rothman）说：“E=MC2只是告诉你质量中存在有多少能量，并没有告诉你如何把这些能量释放出来。”其他研究人员接受了这个挑战。继美国曼哈顿计划之后，人们研究出了原子弹，在1945年第二次世界大战期间美国ZF利用它迫使日本投降。基于爱因斯坦的方程式，尽管原子弹中仅有不到1%的质量转化为能量，它却能破坏所有的城市。 “这个方程式也能控制核反应堆中能量的产出方式，”威尔说，“因为c是如此庞大（300,000千米/秒），使你可以从质量的微小差别中得到很多能量。”现在核能工厂供给美国约1/5的电力。 “爱因斯坦的质能方程式每天都用在医学上。”克丽斯蒂娜·洛伊斯（Cristina. Lois）补充说。洛伊斯是位于西班牙西北角的圣地牙哥大学的一名物理学家。 比如PET(正电子放射层扫描术)能够帮助医生诊断癌症，癌细胞比普通的细胞需要更多的能量，因此有放射性同位素的葡萄糖就会浓缩在那些“热点”上。 洛伊斯解释说：“正电子放射层扫描术使用的放射性同位素发射出正电子。一个正电子是电子的反粒子，或正子，它有着同样的质量和相反的电荷。”当一个正电子在身体里与一个电子相撞，它们会相互消灭对方，光子则从反方向射出。正电子放射层扫描术仪器能够检测出那些光子，利用它们做出身体内部的三维图像。洛伊斯解释说：“我们一开始拥有的两个粒子，电子和正电子把它们的质量转化成能量——光子。” 方程式的明星影响力 “要不是这个方程式，我们就不存在。”威尔强调，“太阳发出的光是E=MC2的直接结果。在太阳内部，热核反应将氢气转化成氮气，可是与氢气转化而来的原粒子总质量相比，氦核要轻点。”这个差异的质量转化成了能量，成了太阳的能量源泉，让我们温暖。” 从广意上讲，E=MC2推动整个宇宙的运行。这个方程式可以让我们看到一个巨大的“大爆炸”如何产生所有现存物质。它告诉我们物质持续转化成能量，能量再转化成物质。 爱因斯坦的方程式在科学领域之外，也有明星影响力。它是T恤衫和海报上的标语，是建立在柏林老博物馆外的雕像，它还出现在北京的高桥上。流行歌手玛丽亚·凯莉（Mariah Carey）把自己的音乐专集命名为E=MC2。 它的魅力是什么？威尔认为，你不需要成为爱因斯坦，也可以理解这个方程式，可以得出方程式的结论。还有，就是爱因斯坦本人的性格和创造力也增添了方程式的明星影响力。 “爱因斯坦的天赋并不仅仅是基于他的才能，他的确很聪明，但他更具有超脱常规的思考能力。”威尔说。在这点上，我们都应该像爱因斯坦那样，有创意地想问题。 | 
狗仔卡
发表于 2011-1-1 08:00:36
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发表于 2011-2-12 22:08:43