質能方程E=mc^2中,光速c的平方有什麼物理意義?

馬克伯樂


質能方程是劃時代的,其在定量上將原本是相互獨立的兩個不同概念有機地聯繫了起來,使我們人類的認識獲得了巨大的進步,形成了一個有機的世界觀。

在質能公式中有三個物理參量,它們是能量、質量和光速。為什麼光速可以將能量與質量相聯繫呢?

對於質能公式,我們不必糾纏於具體的細節,如光速的平方以及光速在公式中的具體位置。這是由物理量綱的一致原則所規定的,是物理公式能夠成立的必要條件。問題的關鍵,在於能量與質量之比的係數是等於光速的。

因此,若要回答上述問題,首先需要我們明確能量、質量和光速的物理概念。它們都是描述自然中各種物理現象的物理參變量。

為了避免能量的紫外災變,所以能量並非是連續的,所以能量是關於粒子運動能力的度量。

能量的不連續性,意味著在我們的宇宙中,存在著不可再分的最小粒子,即存在著量子。我們的宇宙是一個由無數個離散的量子構成的相對獨立的封閉體系。

此外,根據盧瑟福實驗,原子也並非實體,其體積僅只是由電子的高速運動所形成的封閉體系。因此,質量是被封閉的粒子關於其空間效應的度量。

於是,能量與質量(物質)的關係,就好比是單身與家庭👪的關係。結婚🎎使兩個單身的個人組成了家庭,而離婚則是家庭的解體,使個人又重新恢復了其單身的生活。

於是,離散的量子構成了宇宙的物理背景,成為量子空間,屬於能量的範疇;而由數個高能量子組成的封閉體系,構成了宇宙中的物理對象,成為各種基本粒子、原子和分子,屬於物質的範疇。

於是,能量與質量都是描述粒子運動所產生影響大小的物理參量。它們的區別僅在於粒子存在形式的不同。前者是自由的,後者則是封閉的。

至於光速,是受到激發的量子(光子)維持其相對於空間勢能的速度。該速度的大小,主要取決於量子空間的密度,兩者成反比的關係。所以,光速是描述空間密度的物理參量,而空間密度的大小決定了被封閉粒子空間效應的多少。

如果我們的宇宙是膨脹的,那麼宇宙的量子空間密度就會有一個由大變小的過程。於是,光速以及作為空間效應的質量都會發生相應的變化。前者逐漸地增大,而後者卻漸漸地變小。

所以,當高能的量子被封閉起來時,由能量轉化為了質量,表現為量子由原來的光速運動轉變為自由運動的消失;反之,當被封閉的量子重新獲得自由的光速運動時,意味著封閉體系的解體,使質量轉化為了能量。

綜上所述,能量之所以能夠與質量相互聯繫和互為轉化,是因為量子存在狀態的轉變。而量子存在狀態的重要標誌,就是該量子是否具有自由運動的光速。這就是為什麼,質能轉換的比例是光速的原因。


淡漠乾坤


看了所有的回答,目前只有一個回答還稍微靠譜一點,我再說一說。

質能方程E=mc^2是根據狹義相對論裡的質速關係(洛倫茲變換得到)推導出來的,具體如下:

ΔE = 力 x Δ位移 = 速度 x Δ動量

Δ動量 = Δ(質量 x 速度)

所以,ΔE = 質量 x 速度 x Δ速度 + 速度平方 x Δ質量

質速方程推導就不寫了,有點長[捂臉]

因此,∑E = 積(質量從m0到m),c平方 x Δm,即mc^2 - m0c^2

取一個靜止時刻,也就是不需要積分,則E0 = m0^2

對於c^2的來源,看下面的質速關係:

m = m0 / 根號下(1 - (v / c)^2)

從這裡看可能對於v/c還是有疑惑,我們再換一個角度:

黑洞由奇點和事件視界組成,光只要進入事件視界則再也不會逃離黑洞。現在我們假想事件視界內是一個球體,也就是一個史瓦西半徑為R的天體,其逃逸速度為光速(注意,這裡就是關鍵了,為什麼公式裡會是c)。

根據牛頓力學,E = 動能 + 勢能 = mv^2/2 + GmM/R

再把史瓦西半徑公式帶入,R = 2MG/v^2,上面定義v=c,即得到E = mc^2


EuphyWoNG


質能方程在實際應用中是毫無意義的,只是讓一些無知的崇拜者感覺見到了尚方寶劍,可以吹捧一翻罷了!


常青久


嚴格講,E=mc²有特定的適用條件,僅僅指物體所含的固有或內秉的勢能,與物體的位移動能、旋進動能、震盪輻射能無關。

1. E=mc²中的c²,來自電子的光速自旋

以下分析固有勢能與光速自旋的對應關係

① 實體質量(m)可折算為電子質量(m₀)的當量質量,即:m=nm₀,n是電子當量數;

② 電子以光速自旋,其自旋同時伴有南北極,南北兩極外部真空被激發出負壓差。

負壓差有真空場引力F=m₀c²/r,r是場半徑,當r=r₀(電子半徑),對應基本常數:

電子最大引力:F₀=m₀c²/r₀,r₀=2.82fm

電子自旋勢能:E₀=F₀r₀=m₀c²=0.511MeV

電子當量常量:m₀↔e↔E₀↔E₀↔H₀

由此可得,電子的質能比m₀/E₀,電子的荷質比e/m₀,電子的荷能比e/E₀,電子荷磁比e/H₀,電子的磁質比H₀/m₀。

以電子當量表述的固有勢能,例如

物體質量對應勢能:Ep=nm₀c²=nE₀

質子質量對應勢能:Ep=1836E₀=938MeV

中子質量對應勢能:Ep=1840E₀

地球質量對應勢能:Ep=nE₀=mc²

2. E=mc²的本質,是質量守恆與轉換

根據第1節推理,物體內在固有的勢能,本質上是可以歸因到電子以光速自旋的真空場勢能閾值。

在特定溫壓條件或原子內空間約束條件下的,如果把電子本體看成一個封閉系統,那麼,電子宇宙中唯一最穩定的基元粒子

就此語境下,電子的超穩定性,決定電子有固定的電子體積,固定的電子質量,固定的基本電荷,固定的自旋磁矩,固定的電子勢能,固定的光速自旋。

由此,我們有足夠理由,把所有物質包括實介質與場介質的質量,折算為以電子質量為基元質量的當量質量。

如果把若干實體及其所在特定空間作為一個封閉體系,不管體系內部如何變化,該體系的總質量必然守恆,即電子當量質量守恆。

如果該體系內部發生了電子湮滅反應,正負電子分別加速到光速,獲得總動能為2Ek=2×½m₀c²=1.02MeV。

電子極度擠壓真空場,激發對應的電磁輻射能為Eγ=2hc/λ₀,服從動能轉換定律:Ek=Eγ,也就是:

½m₀c²=hc/λ*...(1)

λ*=4.85×10⁻¹²納米,是電磁波的最短波長,方程(1)推廣為

½m₀v²=hc/λ...(2)

此稱電子的場效應方程

與此同時,兩個電子對撞,電子的高密度結構,迅速崩潰或急劇膨脹,變成引力子電中微子

。引力子(g)可拓撲為正弦波的一個波節,是承載電磁波光子的基底量子

電子質量轉換為引力子質量:既服從質量轉換定律:m₀=m(g);又服從勢能轉換定律,即:E₀=m₀c²↔Eg=hc/λ₀,有:

m₀c²=hc/λ₀...(3),進而有:

h=m₀cλ₀...(4),進而有

λ₀=2.42×10⁻¹²m,

顯然λ₀=λc是電子康普頓波長,是電子以光速進動激發真空場引力的最短波長

正負電子湮滅的物理意義,可以寫成定性分析的關係式與定量分析的方程式,如下:

定性關係式,服從質量守恆與轉換定律

±e + 2Ek → ±g + 2Eγ...(5)

定量關係式,服從能量守恆與轉換定律

2m₀c²+2×½m₀c²→2hc/λ₀+2hc/λ*...(6)

請讀者仔細琢磨(5)與(6)這兩個基本法則。

3. E=mc²的禁區:濫用動能變質量

質能方程只用於內在勢能、內在質量、內在電荷、內在磁矩、內在信息的對應關係。

不可用動能增量與物系質量的轉換關係,否則違背電子穩定法則各大守恆原理

例1,核衰變釋放α粒子以v=0.1c,不可用質增效應說其質量變成m'=m/√(1-0.1²)

例2,核外電子速度有v=αc,不可以按質增效應說電子質量變成m=m₀/√(1-α²)。

例3,核內電子速度v=c,不可以按質增效應說電子質量變成m=m₀/√(1-0)=∞。

4. 用質增效應解釋Higgs機制是死衚衕

濫用質能方程導致希格斯假想用“能量造質量”的希格斯機制,嫣然走進死衚衕。

楊振寧先生說THE PARTY IS OVER!(盛宴已過),他勸學子還是不要涉足高能物理。

關於核子的質量方程,筆者有基於電子音爆模型導致場密度增量效應。

核內電子以光速震盪,場密度增量為:

m'=m₀R³/r³...(7)

其中,R是核子半徑,r是核內電子激發的光子半徑。詳細推導過程,恕不贅述。

結語

搞清楚某個科學原理的①來龍去脈與②適用條件與③應用動態,是學子的起碼態度。

質能方程恰好“歪打正著”在自旋勢能公式,這才有“豈有此理”的釋然。

洛倫茲構造變換因子γ(v)=1/√(1-v²/c²)之初始條件有致命瑕疵:光源發射光子,光傳無介質——早就過時了,至少標準粒子模型已經搞定:

真空場光子是電磁力傳播子,真空場膠子是強核力傳播子,真空場介子是弱核力傳播子,真空場引力子是萬有引力傳播子。


物理新視野


光速是金屬態氫離子吧磁力矩的震盪。

等離子體聚合反應釋放的能量只有C²才會與經典力學接軌。


金童希瑞


比如,2的平方,就是2乘以2,意思就是2個2;那麼,光速的平方就是光速個光速,意思就是兩個光速相乘,但其實不是它們兩個相乘,而是質量乘了兩次光速,但這是什麼意思呢?答案很簡單,質量乘一次光速的意思是那麼多質量以光速運動時的動量,但物質是不可能達到光速的,在趨向於光速的加速過程中它就離散成能量態了,所以其實並不存在以光速運動的物質態存在,當然也就不存在對應的動量,那麼存在的是什麼呢?就是由物質態轉化而來的能量,這些能量又是多少呢?當然就是那個不存在的動量的光速倍,所以要再乘一次光速,書寫下來就成了光速的平方。[酷拽]為了證明以上闡述的合理性,特附上一張大前年本人打掃衛生過程中暫時歇息的照片!



宣宏宇


物理意義!“沒有超光速的可能性存在”!這可能也是愛因斯坦當年犯下的最大的一個錯誤!如果時空本身的“流速”就超過光速,待在這個流速中的物質都是以超光速運動!百年前好不容易打下的地基出現致命危險係數!


j菸嘴


討厭的方程,沒有高大上的方程就不是真理了嗎?老愛說有質量的物質不可能超光速,這個就全錯了,現在是抗病毒關鍵時刻,為什麼封城嗎,因為病毒繁殖速度2的n指數生長,如果宇宙養分充足5個月繁殖速度就超光速,細菌有質量,也能交換信息,這方程還管用嗎,疫情來臨封城最科學的方法,

神仙與智慧

科學與幻想,

生命生物質,

物質生生命,

生命換物質,

物質換生命,

命先於物質?

質先於生命?

科學是偉人,

神仙是聖人,

兩者都崇拜,

才是科學人。


華夏自然物理研究所


都在說推導,人家問的是物理意義。這表面上就是指數式增長,而指數式增長的威力大家知道在棋盤放米粒的故事應該明瞭。間接說明了在這個物理問題上包含了無限性。


時空不在


​​光子是不同的微質、微電、微體的不同高速微觀粒子

光是由各種光子組成,能見顏色也有幾種,光子是微小質量、微弱帶電、微小體積的高速微觀粒子。各種光子具有不同形狀、不同帶電、不同體積、不同質量、不同速度,光子的速度很難精確測量,各種光子很難區分。光子具有波動性和粒子性,具有電磁波和粒子雙重特徵。一粒光子在真空中傳播,在離強大質量、強大電量物體有一定距離的條件下,在未碰撞的情況下,在同一參照物下,一粒光子的各種度量保持不變,即一粒光子的質量、電量、相對速度、動能、動量、溫度、電磁場的波長和波幅等度量保持不變。由於質量、電量、體積太小,即光子屬於“三微粒子”,穿越一般厚度薄、密度小、有空隙的物質輕而易舉,如大氣層,完全可以視同真空,和真空並無任何區別。光子在媒質中的運動傳播,有的是穿越、穿過,有的是反射、反弾、被吸收,穿行和反射可能交替存在。按照質能方程,核反應核爆炸所釋放的質子、中子、夸克、量子等微觀粒子的速度,就是大約30萬公里/秒的“根號2”倍,由此可見,超過光速的微觀粒子是完全存在的。


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