第125章 解释三:质能方程,横空出世!震惊众人!(2/2)
【质量亏损可以变为能量。】
可惜,以上这些认知全部是错误的。
这时,开尔文勋爵忍不住站了出来,“布鲁斯,你前面的推导非常精彩,但是关于质能方程,我有点问题。”“第一,静止的物体,它的能量从何而来?”
“第二,根据质能方程,岂不是说亏损质量就能得到能量?”
李奇维淡淡一笑,果然像开尔文勋爵这样的老一辈物理学家,是接受不了质能方程的。
因为它实在太匪夷所思了,可以说完全颠覆了牛顿体系的想象。
这就是相对论的魅力之处。
在其他人和开尔文勋爵一样的迷茫下,李奇维笑道:“勋爵,感谢你的提问,我想很多人都有这个疑惑。”
“第一,一个物体静止时,它的能量是多种多样的,有内能、化学能、各种势能等。”这时候,他可不敢说核能。
“但是我不关心种类,把它们都加起来后,除以c,就能得到物体的质量m。”
“【质量是能量的量度】。这一句话非常关键,大家可以仔细揣摩。”
开尔文勋爵脸上的疑惑依然很深,他一时半会很难体会这句话的深刻内涵。
倒是卢瑟福若有所思的点点头,好像明白了什么。
“至于第二个问题,所谓的【质量亏损】、【质量可以转换成能量】,其实都是一种误解。”
“我想问大家一个问题,质量是什么?”
众人交头接耳,觉得李奇维有点莫名其妙,质量就是质量啊,还能是什么。
不过,资深物理学家大佬们全都在冥思苦想,体味李奇维的深意。
没办法,现在的李奇维感觉和他们不是一个次元的了。
任何一句话都包含惊天动地、颠覆一切的信息。
李奇维没有等回答,继续说道:“在牛顿时代,宇宙万物都是由实物粒子组成。”
“各种物理现象,只是这些粒子的排列组合和运动变化。”
“而粒子的运动规律,则由牛顿力学支配。”
“在这种情况下,人们认为组成物质的粒子是不可摧毁的。”
“后来化学家们,发现化学反应前后,物质的总质量不变,这就是大名鼎鼎的质量守恒定律。”
“化学反应只是原子间的排列组合,只要原子的种类和数目没变,自然总质量就不会变。”
“这个定律更加证明了物质不可摧毁的观点。”
“只要我们认为【一个物体的质量等于组成这个物体的所有粒子质量之和】,那么质量就是物质的代名词。”
“因为人的潜意识就认为,只要是物质,肯定由粒子组成。”
“但是!”李奇维忽然提高了声音。
“在这种语境下,能量又是什么呢?”
“我们以一个化学反应,煤炭燃烧为例。”
“在化学家眼里,燃烧就是煤炭里的碳原子和空气中的氧原子结合成二氧化碳分子,然后这个过程释放了能量。”
“但燃烧前后,原子的种类和数目都没有变化,所以质量不变。”
“在这种经典体系下,质量和能量是明显不同的两个东西。”
“质量是所有原子的质量之和,而能量不过是反应的副产品而已。”
“所以,对于质能方程,开尔文勋爵的理解是,组成物质的原子被摧毁了,这部分被摧毁的原子质量,就转换成了能量。”
“这种想法当然是错误的。”
“因为在相对论的体系里,物质不能再被看成仅仅是一堆原子组成,质量也不再是组成原子的质量之和。”
“一个静止的物体,除了包含其组成原子的能量,还包含原子之间因为相互作用而具有的能量。”
“而物体的质量就是表征所有这些能量的量度。”
说道这里,其实李奇维不敢深入,他没有提到【电磁场】这种无法看成实物粒子的存在。
如何把实物微粒和电磁场统一起来呢?
牛顿力学不行,相对论也不行,甚至量子力学也不行。
只有相对论、量子力学、场论思想三者结合,形成的【量子场论】才能解释这个问题。
后世熟知的【粒子物理标准模型】就是基于量子场论建立起来的。
不过,相对论的质能方程,这样解释已经足够了,不需要更多的细节。
于是,他继续说道:
“还以煤炭燃烧为例,在这个化学反应中,其实质量也是发生了改变的。”
“碳原子和氧原子结合形成二氧化碳分子,释放了能量,于是度量能量的质量自然也减少了。”
“只不过因为化学反应释放的能量很少,除以c后,质量的减少非常非常小,以至于我们觉察不到。”
“但在木炭燃烧中,也是依然需要满足e=mc的。”
“当然以上的所有推导,都是指物体的静能,而非动能。”
“随着速度的增加,物体的动能就会增大,能量增加了,质量自然也跟着增大,这就是所谓的动质量。”
“但是,我希望大家不要过度关注动质量这个词,质量本来就是跟物体的运动状态无关的。”
当李奇维解释完后,会场内死一般的寂静。
所有人的表情都已经凝固了,仿佛时间被按下了暂停键。
开尔文勋爵已经完全失去了思考能力,他不问还好,一问更懵逼了。
整个场内,此刻能无障碍理解李奇维的,恐怕只有爱因斯坦一个人了。
至于其他人,必须需要消化一段时间。
于是,就出现了一幅诡异的画面。
李奇维直直站在台上,一言不发,静静地看着下面的人。
台下众人,连同主持人洛伦兹在内,就一直保持着张大嘴思考的样子,目光全部集中在李奇维身上。
一分钟两分钟.
足足三分钟后。
会场内终于爆发出一阵阵响天彻地的讨论声。
“哦,我的上帝啊,连质量这个概念都有问题,我感觉物理学不存在了。”
“我以为质能方程已经足够离谱,没想到布鲁斯·李的解释更加离谱,伱跟我说质量不是粒子质量之和?”
“哎,我还以为能凭空造出大威力武器呢,我本来以为只要想办法让苹果质量亏损,那岂不是就能获得能量。”
“现在看来,完全不是那么一回事啊。”
这一刻,所有人的脑海里,只能想到一个词:惊为天人。
不然完全无法解释李奇维的大脑,到底是怎么想出来这些东西的。
此时,资深物理学家们已经回过神来。
只要一直保持相对论的思维,摒弃掉牛顿的经典力学观点,那么李奇维的分析就完全是正确的。
虽然结果很魔幻,很离奇,但那就是相对论体系下的物理定律,与牛顿体系定律有着本质的区别。
普朗克、汤姆逊两人苦笑地看着李奇维。
前者感叹,李奇维已经完全超越了自己这个老师,将迈上更高的台阶。
而后者则唏嘘,这个博士生还咋带啊,干脆回去就让对方毕业得了。
相对论第三轮学术交锋,李奇维完胜!
然而,争议还未结束
(本章完)
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