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E=mc^2公式证明及其正确理解
爱因斯坦给出的重要公式,E=m c^2常被误解或歪曲为 能量和质量相互转变的公式,甚至妄图以此说明:“物质消灭或产生了”或“能量不守恒了”。
其实,这公式是按相对论计算沿具有运动质量为m的物体所具有的惯性力方向运动一段距离而在时轴所增加的位能或结合能和3维空间所增加的动能是大小相等、符号相反,而绝对数值都是等于m c^2的增加。可粗略证明如下:
按照狭义相对论:任何粒子(包括实物粒子和光子)的运动质量m
= 该粒子的静止质量 m(0)被(1-(v/c)^2)^(1/2)除,即:
=m(0)/(1-(v/c)^2)^(1/2) ,
此式对于光子,m(0)=0,v= c, m=0/0,仍有意义,但其数值需利用大量同种光子集体表现或统计效应的波长或频率求得。
任何粒子的动量 P(矢)
=运动质量m与粒子的速度v(矢)的乘积 mv(矢)
= m(0) v(矢)/(1-(v/c)^ 2) ^(1/2),
任何粒子惯性力f(矢)
=对该粒子动量P(矢)的时间导数dP(矢)/dt
=d( m(0)v(矢)/(1-(v/c)^2)^(1/2)/dt
= m(0)((dv(矢)/dt)/(1-(v/c)^2)^(1/2)+(vdv/c