相对论的质能方程,可以根据相对论的质速关系直接推导出来。
质速关系
质能方程是相对论的直接推论,也是物理学中最美妙的方程之一;要推导质能方程,我们需要用到相对论的质速关系方程:
该方程描述到,物体的质量并非一成不变,而是随着物体速度的增加而增加;同时也指出,物体在无限接近光速时,物体质量将趋向于无穷大,暗示着拥有静止质量的物体不能达到光速。
质能方程
然后,我们根据质速关系和动量方程,利用一点微积分知识,就可以推导出大名鼎鼎的质能方程:
在相对论下,物体动能为Ek=mc^2-m0c^2=Δmc^2;
该方程表示:一个物体的总质量,包含了一个动质量Δm,和一个静止质量m0。同时也暗示着,一个静止质量不为零物体,也存在一个固有能量m0c^2。
因为光速非常大,所以一个小质量的物体,也包含着巨大的能量;比如在核聚变中,质量亏损率为0.7%,1克核聚变材料,就能释放高达140吨TNT当量的能量。