質能等價 质能方程式 质能关系式 E = mc²

顾汉现

質能等價

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（2015年9月12日）

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E = mc²（讀作E等於mc平方，亦稱為質能轉換公式、质能方程）是一種阐述能量（E）与质量（m）間相互关系的理論物理學公式，公式中的c是物理學中代表光速的常數。
目录  
1        方程式的含义
1.1        术语的不同
2        方程的证明
2.1        意义
3        背景及其影響
4        方程的可应用性
4.1        使用相对论质量
4.2        使用静止质量
5        低能量的略計
6        爱因斯坦和他1905年的论文
7        其他貢獻
8        电视传记
9        相關條目
10        参考文献
11        外部链接
方程式的含义
该公式表明物体相对于一个参照系静止时仍然有能量，这是违反牛顿系统的，因为在牛顿系统中，静止物体是没有能量的。这就是为什么物体的质量被称为静止質量。公式中的E可以看成是物体总能量，它与物体总质量（该质量包括静止质量和运动所带来的质量）成正比，只有当物体静止时，它才与物体的（静止）质量（牛顿系统中的'质量'）成正比。这也表明物体的总质量和静止质量不同。
反过来讲，一束光子在真空中传播，其静止质量是0，但由于它们有运动能量，因此它们也有质量。

意义
在狭义相对论裡，这一公式表明能量和质量有比例關係，可等價描述，現今夸克等物質即以eV（電子伏特）此能量單位為常用單位。虽然很多人并不确切的知道这个公式的真实含义，但它已经成为人类历史上最有名的公式之一，并成为文化的一部分。有人認為这一公式直接导致了原子弹的设计和制造，但事實上质能转换公式对于原子理论和原子弹的设计和制造并无任何的直接或间接促进作用，而仅仅是后人用来解释原子弹原理的解释工具之一。而爱因斯坦本人对于原子弹制造的贡献在于：
“        关于原子弹和罗斯福，我所做的仅仅是：鉴于希特勒可能首先拥有原子弹的危险，我签署了一封由西拉德起草给总统的信。        ”
——《爱因斯坦文集》第三卷335页
背景及其影響
这个等式源于阿爾伯特·愛因斯坦对于物体惯性和它自身能量关系的研究。研究的著名结论就是物体质量实际上就是它自身能量的量度。为了便于理解此关系的重要性，可以比较一下电磁力和引力。电磁学理论认为，能量包含于与力相关而与电荷无关的场（电场和磁场）中。在万有引力理论中，能量包含于物质本身。因此物质质量能够使时空扭曲，但其它三种基本相互作用（电磁相互作用，强相互作用，弱相互作用）的粒子却不能，这并不是偶然的。
这个方程对于原子弹的发展是关键性的。通过测量不同原子核的质量和那个数量的独立质子和中子的质量和的差，可以得到原子核所包含的结合能的估计值。这不仅显示可能通过轻核的核聚变和重核的核裂变释放这个结合能，也可用于估算会释放的结合能的量。注意质子和中子的质量还在那里，它们也代表了一个能量值。
一个著名的花絮是爱因斯坦最初将方程写为dm = L/c²（用了一个“L”，而不是“E”来表示能量，而E在其它地方也用来表示能量）。
一千克物质完全等价于
89,875,517,873,681,764 焦耳或
大約21,470,501,160,000 卡路里
24,965,421,632 千瓦时
21.48076431 百萬噸TNT
大约0.0851900643 Quads（千兆英热单位）
重要的是要注意实际的静质量到能量的转换不大可能是百分之百有效的。一个理论上完美的转化是物质和反物质的湮灭；对于多数情况，轉換會有很多含静质量的副产品，因而只有少量的静质量真正被转换成能量。在该方程中，质量就是能量，但是为了简明起见，转换这个词常常被用于代替质能等价关系，实际上通常所指的一般是静质量和能量的转换。
方程的可应用性
E=mc²适用于所有有质量的物体，因为它是质量由能量导出的断言，或者说能量由质量导出的论断，而两者可以互相取代。它对运动物体的应用依赖于方程中使用的质量的定义。
通常，该方程用于相对于物体不动的参考点。但是同样的物体从另外一个参照系来看可以是运动的，所以，对于这个参照系，该方程表示质量是不同的。
从现代物理的观点来看，这个方程表示物质和能量是同一个概念。

详细：

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E ... D%E7%AD%89%E5%83%B9

http://baike.baidu.com/item/%E8% ... B9%E7%A8%8B/1884527



核武器物理的基础知识：质量与能量的关系：

http://www.caep.ac.cn/hwkp/hwzs/10116.shtml