如何理解E=mc2
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发布时间：2023-01-01 05:46
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时间：2023-07-08 02:26
部分1：理解方程式
1、定义方程式的变量。要理解一个方程式，首先要知道每个变量的含义。在本例中，E是一个物体静止时的能量，c是光在真空中的速度。光速c在所有参考系中都是一个常数，大约等于每秒3.00x10米。在爱因斯坦的相对论中，c更多的是用作一个单位转换系数，而不是常数。因此，它的平方是量纲分析的结果——能量是采用焦耳或kg m s来计量，所以增加c可确保能量和质量之间的关系在量纲上是一致。
2、理解能量的含义。能量有很多形式，包括热能、电能、化学能、核能等。 能量是通过从一个系统获取力量，并作用到另外一个系统，来实现在不同系统之间的转移。能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能转换形式。例如，煤含有大量的能量，可以在燃烧时转换成热能。
3、定义质量的含义。通常质量是定义为一个物体的物质的量。质量还有其它一些定义。有“不变质量”和“相对论质量”。不变质量是无论处在什么参考系中都不会变化的质量。而相对论质量却取决于物体的速度。在方程式E=mc中，m指的是不变质量。这是非常重要的，因为这意味着在加速的过程中，质量不会增大，这和我们通常的观点是不同的。
理解质量和重量的差别是非常重要的。重量是一个物体感受到的重力，而质量是该物体中物质的量。只有在物体发生物理变化时它的质量才会改变，而重量会随着物体所处重力环境而改变。质量是用千克（kg）计量，而重量是用牛顿（N）计量。
和能量一样，质量既不能凭空产生，也不会凭空消失。例如，冰块可以融化成液体，但是两种形态的质量相同。
4、知道质量和能量是相等的。 此方程式表明质量和能量是同一种东西，并且告诉我们在特定数量的质量中含有多少能量。实际上，此方程式说明了很小的质量中含有很大的能量。
部分2：将方程式应用到现实世界中
1、理解可用能量从哪里来。我们大多数可消耗的能量来自于煤和天然气的燃烧。这些物质的燃烧是利用了它们的价电子（原子最外层的不成对电子），以及它们与其它元素产生的键。在加热时，这些键断开并释放能量，为我们的社会提供动力。以这种方式获得能量不是特别高效，并且对环境的影响比较大。
2、利用爱因斯坦方程式使能量转换更加高效。E=mc告诉我们原子的原子核中储存的能量要比它的价电子多很多。 *原子释放的能量要比断开电子键释放的能量大得多。核能就是以这个原理为基础。核反应堆促使产生裂变，并捕获其中释放的巨大能量。
3、利用E=mc使得这些技术的发现成为可能。E=mc已经帮助创造了很多令人兴奋的新技术，如果没有其中一些技术，我们的生活将难以想象：PET扫描可以利用放射现象检查人的身体内部。
此方程式帮助实现了人造卫星和探测车的通信开发。
基于此方程式的碳同位素年龄测定利用放射性衰变判定古物的年龄。
核能为我们的社会提供了更清洁和更高效的能源。
