这是80%光速的情况:
而这是95%光速的情况:
这也就是著名的尺缩效应 。而时间呢?飞船上的时间相对于地面就有时间膨胀的效应 。
无论是尺缩效应还是时间膨胀效应,都是由于惯性参考系的不同导致的,这里就不想详细赘述了 。
我们回归正题,实际上,爱因斯坦是统一了“时间”和“空间” 。可他后来,逐渐反应过来,他发现其实还能统一“质量”和“能量” 。
具体来说是这样的,他通过狭义相对论最基础的两条假设,去推演运动物体的质量m,然后就得出了下面这样一个公式,(如果不想看公式的童鞋,可以直接拉到质能等价那部分,也不会影响到阅读)
质量m叫做相对论质量,它随着速度v的增大而增大 。而质量m0,其实就是v=0的时候,也就是静止的时候的质量 。这个m0其实就是牛顿定义的质量,它和物体的内部结构有关,我们管这个质量叫做静止质量 。
如果我们把速度取0.9945倍光速,那这时候的m≈9.55m0,具体来说就是,如果以0.9945倍光速运动,那这个时候的相对论质量m就会增大到形式的静止时的9.55倍 。
所以,我们很容易得出这样的结论:
速度越快,相对论质量越大,要增加物体加速度就越困难 。要使物体的速度达到无限接近光速,则质量也会趋近于正无穷,理论上,所需要的能量也就是无穷大,所以才说光速是一切物质运动的极限速度 。在三体中,歌者文明摧毁三体星球时,就提到了一种叫做“质量点”的东西,它是一种极端接近光速的小物体 。这其实就是借用到相对论中的质量膨胀来摧毁恒星 。
这时候,爱因斯坦就想:
运动时物体质量会增大,而且运动的时候还有动能,质量和动能都会随着速度增大而增大 。于是,爱因斯坦通过动能公式,假设物体是静止的,也就是速度为0,动能为0,m=m0 。于是推导出了:E=mc^2 。(推导的过程涉及到一点微积分,其实并不复杂)
质能等价 那质能方程E=mc^2,到底有什么含义呢?
简单来说就是:
- 质量和能量并不是独立存在的物理量 。
一切能量都有质量,一切质量都有能量 。
我们可以举个例子:
就还拿很多人喜欢用的核弹带来举例,如果有个特别理想的盒子,一颗原子弹放在里面,并且放在一个足够大的秤上 。
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