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网友问:到底是引力导致时空弯曲,还是时空弯曲导致引力?

物理科普网 2021-07-18 379

质能方程是爱因斯坦在1905年提出来的,那时候人类还不不知道核聚变与核裂变,也不知道原子核中蕴藏着巨大能量。

2H2+O2=2H2O,ΔH=-286KJ/mol;

假如太阳所有物质,都是氢气和氧气按照方程比例混合,那么以目前太阳的发光强度,太阳的所有燃料只够维持2.5万年的时间,这是远远不够的。

后来人类发现了原子的聚变与裂变现象,并伴随着质量亏损,如果以相对论质能方程来看,将释放巨大能量;以氕核聚变为氦-4来看,如果太阳最初全是氕核,那么太阳质量的氕核,足够太阳燃烧300亿年的时间。

核聚变是澳洲科学家马克·欧力峰,在1932年发现的;核裂变是德国科学家奥托哈恩在1938年发现的,此后人类打开了原子能的大门。

爱因斯坦是通过他的狭义相对论,推导出质能方程,在爱因斯坦最初的论文中,质能方程描述为:

m=E/c^2;

虽然和现在的E=mc^2形式,只是一个变换的关系,但是意义上有微小区别,质能方程描述了质量和能量是统一的。在原子核中蕴藏着巨大能量,实际上在原子核与核外电子之间,也蕴藏着能量。

一个质子与电子结合为氢原子,质子和电子由于库仑力相互吸引,在两者相距无穷远时,总势能为零,随着质子和电子相互靠近,势能减小为负值,电子动能增大。

当质子完全捕获自由电子后,自由电子成为核外电子,并释放光子,此时整个氢原子的质量会略有减小;也就是说一个氢原子的质量,是小于质子和自由电子质量之和的,而损失的质量,被激发光子带走了,这就是质能方程的意义之一。


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