这四个面板分别显示了Trinity测试爆炸,这是世界上第一枚核(裂变)炸弹,分别在点燃后的16、25、53和100毫秒处发生。在爆炸的数量急剧增加之前,最高的温度出现在最早的点火时刻。 (原子遗产基金会)
毕竟,您可以按米/秒为单位测量您想要的任何速度,而不仅仅是光速。此外,没有什么可以阻止性质需要比例常数 - 乘以½,¾,2π等的乘法因子 - 以使等式为真。如果我们想了解为什么等式必须是e =mc²,以及为什么不允许其他可能性,我们必须想象一个可以讲述各种解释之间的区别的物理情况。这种理论工具,称为思想实验,是爱因斯坦从自己的头部带入科学主流之一。
我们能做的就是认为,由于其静止质量,由于其静止质量,粒子所固有的一些能量,并且由于其运动可能具有额外的能量:动能。我们可以想象在引力领域开始高速启动粒子,好像它以大量的重力潜在能量开始,但在休息时。当你放下时,潜在的能量转化为动能,而其余的质量能量保持不变。目前就在与地面影响之前,没有潜在的能量:只是动能和其休息质量固有的能量,无论如何。
如果在地球表面上方有一个静止的粒子(或粒子-反粒子对)处于橙色,则它将没有动能,但有很多势能。如果然后释放粒子或系统并使其自由下落,则当势能转换为运动能时,它将获得动能。这种思想实验是证明狭义相对论不足的一种方法。 (雷·夏普/迈克·卢丘克; E。西格尔)
现在,在我们的头脑中,在我们的头上有一些能量到剩下的粒子固有,并且引力潜在能量可以转化为动能(反之亦然) - 让我们进入更多想法:所有粒子都有一个反粒子对应,如果其中两个碰撞,它们可以歼灭纯粹的能量。
(肯定,e =MC²告诉我们质量和能量之间的关系,包括您需要多大的能量,以便在粒子 - 反粒子对湮灭时,您将获得多少能量。但我们没有知道但是我们想建立这一定是这样的!)
因此,让我们想象一下,现在,这不是在引力场中具有一个粒子,想象一下,我们在引力场中具有高颗粒和一个粒子,即可落下。让我们为可能发生的事情设置两个不同的场景,并探索两者的后果。
由纯能量产生的物质/反物质对(左)是完全可逆的反应(右),物质/反物质消灭回纯能量。但是,对于许多粒子系统,不能保证可逆性。 (DMITRI POGOSYAN /阿尔伯塔大学)
场景1:颗粒和抗粒子均落下,并在它们击中地面的瞬间湮灭。除了翻倍,这是我们刚才想到的同样的情况。颗粒和抗粒子都以一定量的休息能量开始。我们不需要知道金额,简单地是颗粒和抗颗粒等于的量,因为所有颗粒都具有相同的肿块对其抗纤维同性量。
现在,它们均落下,将他们的引力潜在能量转化为动能,这是剩余群众的能量。正如之前的情况一样,他们在他们击中地面之前的瞬间,他们所有的能量都只是两种形式:他们的休息能量及其动能。只有,这一次,就在撞击的那一刻,他们湮灭,转化为两个光子,其组合能量必须等于休息 - 质量加上粒子和抗粒子的动能。
然而,对于光子,其没有质量,通过其动量乘以光速来简单地提供能量:e = PC。无论两种颗粒的能量在撞到地面之前,那些光子的能量必须等于相同的总价值。
如果您要消灭一个粒子-反粒子对为具有很多重力势能的纯能量(两个光子),那么只有其余的质量能(橙色)会转换为光子能量。如果您将那个粒子和反粒子抛向地球表面,并且只允许它们在撞击前就被歼灭,它们将拥有更多的能量,并产生更蓝,更有能量的光子。 (雷·夏普/迈克·卢丘克; E。西格尔)
场景2:颗粒和抗纤维素都湮灭进入纯能量,然后将其余的路径落到作为光子的地面,零休息质量。现在,让我们想象几乎相同的情景。我们从相同的粒子和抗披肩开始,高于引力场。只有,这次,当我们“释放”它们并允许它们落下时,他们立即纳入光子:整个休息能量变成那些光子的能量。
由于我们之前学到的,这意味着这些光子的总能量,其中每个光子具有E = PC的能量,必须等于颗粒和抗粒子的组合休息能量。
现在,让我们想象一下,那些光子最终将他们走向世界的表面,即他们坠入落山,我们在到达地面时测量它们的能量。通过节约能量,它们必须具有与前一个场景的光子能量等于光子的能量。这证明了光子必须获得能量,因为它们落入着一种引力场,导致我们所知道的引力蓝光,但它也会导致壮观的东西:e =mc²的概念是粒子(或aliparticle的)休息质量成为。